Question

СРОЧНО ФИЗИКА!!!!!!!!!!!!!ДАМ 25 БАЛЛОВ!!!!! 1)Латунный сосуд массой 200 г содержит 400 г анилина при температуре 10ºС. В сосуд долили 400 г анилина, нагретого до температуры 31ºС. Найти удельную теплоемкость анилина, если в сосуде установилась температура 20ºС. 2)В медном сосуде массой 0,5 кг нагреваются 2 л воды, взятой при температуре 10ºС. До какой температуры можно нагреть воду за счет сжигания 50 г спирта (КПД считать равным 50 %)? 3)При выстреле из ствола винтовки пуля массой 9 г приобретает скорость 800 м/с. Определите массу порохового заряда, если считать, что в кинетическую энергию пули переходит 24% энергии сгорающего пороха. Удельная теплота сгорания топлива 3,8 МДж/кг.

Answer 1

1) Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. При смешении двух жидкостей, тепло отдаётся от более горячей жидкости к менее горячей до установления равновесия температур. При этом изменение теплоты Q можно выразить как произведение массы m, удельной теплоемкости c и изменения температуры ΔT:

Q = mcΔT

Поскольку у нас изменение температуры происходит от 31ºC до 20ºC, ΔT = 31ºC - 20ºC = 11ºC.

Масса анилина в сосуде до доливки равна 400 г, масса анилина, добавленного при доливке, также равна 400 г. Общая масса анилина станет 800 г.

Масса сосуда составляет 200 г.

Теперь можем выразить изменение теплоты Q:

Q = (mан + мсос) * c * ΔT

Q = (800 г + 200 г) * c * 11ºC

Температуры и массы анилина и сосуда при общей температуре 20ºC можно считать равными, поэтому:

(800 г + 200 г) * c * 11ºC = 200 г * c * (20ºC - 10ºC)

1000 г * c * 11ºC = 200 г * c * 10ºC

Теперь можно сократить на c:

1000 г * 11ºC = 200 г * 10ºC

11 г * 1000ºC = 200 г * 10ºC

11 = 2

Теперь найдем удельную теплоемкость анилина:

c = Q / (mан * ΔT)

c = (800 г + 200 г) * 11ºC / (800 г * 11ºC)

c = 1000 г / 800 г

c = 1,25

Ответ: удельная теплоемкость анилина равна 1,25 г/град.

2) Воспользуемся законом сохранения энергии. Изменение теплоты Q при нагревании воды можно выразить как:

Q = mcΔT

Где m - масса воды, равная 2 л * 1 кг/л = 2 кг, c - удельная теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг*ºC), ΔT - изменение температуры воды.

Теперь найдем изменение температуры, используя массу спирта и его удельную теплоемкость:

Q = mcΔT

Поскольку мы хотим найти до какой температуры можно нагреть воду, ΔT будет неизвестной.

Масса спирта равна 50 г.

Удельная теплоемкость спирта равна 4,2 кДж/(г*ºC).

По условию, КПД равен 50%, поэтому энергия, выделяемая при сжигании спирта, будет равна половине от энергии, полученной при полном сжигании спирта.

Q1 = mcΔT

Подставим значения:

2 кг * 4,18 кДж/(кг*ºC) * ΔT = 50 г * 4,2 кДж/(г*ºC) * 0,5

Из этого следует, что:

8,36 к * ΔT = 1,05 к * 0,5

8,36 к * ΔT = 0,525 к

ΔT = 0,525 к / 8,36 к

ΔT ≈ 0,0629ºC

Итак, можно нагреть воду примерно на 0,0629ºC за счет сжигания 50 г спирта.

Ответ: до такой температуры можно нагреть воду.

3) Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Переводим кинетическую энергию пули в энергию сгорания пороха. Кинетическая энергия пули можно выразить как:

Eпул = (1/2)mv^2

Где m - масса пули, v - скорость пули.

По условию, 24% энергии сгорающего пороха переходит в кинетическую энергию пули. Поэтому можно выразить Eпул как:

Eпул = 0,24Eпороха

Где Eпороха - энергия сгорания пороха.

Теперь найдем массу порохового заряда. Теплота сгорания пороха равна 3,8 МДж/кг.

Eпороха = mc

Подставим значения:

0,24Eпороха = (9 г * 800 м/с)^2 / 2

0,24 * (3,8 МДж/кг) * mc = (9 г * 800 м/с)^2 / 2

0,24 * 3,8 МДж/кг * mc = (9 г)^2 * (800 м/с)^2 / 2

Обратим внимание, что масса пули множится на скорость в квадрате, поэтому:

0,24 * 3,8 МДж/кг * mc = 9 г * 9 г * (800 м/с)^2 / 2

Теперь можно решить уравнение относительно mc:

0,24 * 3,8 МДж/кг * mc = 9 г * 9 г * (800 м/с)^2 / 2

mc ≈ (9 г * 9 г * (800 м/с)^2 / 2) / (0,24 * 3,8 МДж/кг)

mc ≈ 0,108 кг

Ответ: масса порохового заряда примерно равна 0,108 кг.