Podstawy zyki: Termodynamika kurs WFAIS.IF-D005.3

Zadania na ¢wiczenia rachunkowe

Zestaw nr 3

1. W zbiorniku izolowanym cieplnie od otoczenia znajduje si¦ pocz¡tkowo 200 g lodu o temperaturze −20

◦

C.

Do ukªadu dostarczamy energi¦ a» do uzyskania w zbiorniku wyª¡cznie pary o temperaturze 100

◦

C.

(a) Prosz¦ obliczy¢ caªkowit¡ energi¦, któr¡ trzeba dostarczy¢ do ukªadu i poda¢ jej uªamki do przeprowadzenia

poszczególnych przemian.

(b) Prosz¦ sporz¡dzi¢ wykres ale»no±ci energii dostarczonej do ukªadu od jego temperatury.

(c) Zakªadaj¡c, »e energia jest dostarczana przez grzejnik o mocy 240 W, prosz¦ sporz¡dzi¢ wykres

zale»no±ci temperatury ukªadu od czasu.

2. Do miedzianego kalorymetru o masie m

1

= 0.5

kg, zawieraj¡cego m

2

= 4

kg wody o temperaturze

t

1

= 20

◦

C, wlano m

3

= 2.5

kg rt¦ci o temperaturze t

2

= 100

◦

C. Po ustaleniu si¦ równowagi termicznej,

temperatura wody w kalorymetrze wzrosªa do t

3

= 21.53

◦

C. Prosz¦ obliczy¢ ciepªo wªa±ciwe rt¦ci c

1

.

Ciepªo wªa±ciwe miedzi c = 0.094 cal/(g K), za± ciepªo wªa±ciwe wody c

w

= 1.0

cal/(g K).

3. W celu wyznaczenia temperatury pieca ogrzano w nim dwie kulki platynowe o jednakowych masach, które

nast¦pnie wrzucono do dwóch kalorymetrów zawieraj¡cych wod¦ o temperaturze t

1

= 15

◦

C. W pierwszym

kalorymetrze byªo m

2

= 1000

g wody, a jej temperatura wzrosªa do t

2

= 20

◦

C; w drugim kalorymetrze

byªo m

3

= 497.5

g wody, a jej temperatura wzrosªa do t

3

= 25

◦

C. Prosz¦ obliczy¢ temperatur¦ pieca,

pomijaj¡c mas¦ kalorymetrów.

4. Do miedzianego kalorymetru o masie m

1

= 120

g, zawieraj¡cego m

2

= 300

g wody o temperaturze

t

1

= 20

◦

C, wrzucono m

3

= 20

g lodu o temperaturze t

2

= 0

◦

C. Prosz¦ obliczy¢ ko«cow¡ temperatur¦

mieszaniny t

3

. Ciepªo topnienia lodu wynosi L = 79.2 cal/g, za± ciepªo wªa±ciwe wody wynosi c = 1.0

cal/(g K).

5. Prosz¦ znale¹¢ temperatur¦ ko«cow¡ mieszaniny trzech cieczy o masach m

1

= 10

g (c

1

= 4000

J/(kg K)),

m

2

= 20

g (c

2

= 1500

J/(kg K)) oraz m

3

= 30

g (c

3

= 500

J/(kg K)). Temperatury pocz¡tkowe tych

cieczy wynosz¡ odpowiednio: t

1

= 10

◦

C, t

2

= 20

◦

C oraz t

3

= 30

◦

C.

prof. dr hab. Kazimierz Bodek

dr Tomasz Kawalec

dr Andrzej Wereszczy«ski

mgr Marcin Pªodzie«

1