ZAKRES WYMAGANYCH WIADOMOŚCI

1. Ciepło właściwe, definicje, związki z entalpią i energią wewnętrzną

2. Pierwsza zasada termodynamiki

3. Bilanse energii układów zamkniętych, układów stacjonarnych.

ZADANIA

1. ŻARÓWKA

Ustalić gęstość strumienia ciepła:

1. na powierzchni włókna,

2. na powierzchni szklanej bańki

świecącej 150 W żarówki. Włókno żarówki ma 5 cm długości i 0.5 mm średnicy. Średnica szklanej bańki żarówki wynosi 8 cm.

2. NAGRZEWANIE MIEDZIANEJ KULI

Miedziana kula o średnicy 10 cm jest nagrzewana w ciągu 30 minut. Początkowa temperatura kuli wynosiła 100ºC, natomiast pod koniec nagrzewania 150ºC. Przyjmując, że średnie ciepło właściwe oraz średnia gęstość w tym zakresie temperatury wynoszą odpowiednio: c_p = 0,395 kJ/(kgºC), ρ = 8950 kg/m³ obliczyć:

1. całkowitą ilość ciepła dostarczonego do miedzianej kuli,

2. średni strumień ciepła,

3. średnią gęstość strumienia ciepła.

3. NAGRZEWANIE WODY W ELEKTRYCZNYM CZAJNIKU

1.2 kg wody o początkowej temp. wynoszącej 15ºC nagrzewano do temp. 95ºC w czajniku elektrycznym wyposażonym w 1200 W element grzejny. Masa czajnika wynosi 0.5 kg natomiast średnie ciepło właściwe materiału z którego wykonany jest czajnik równa się 4,18 kJ/(kgK). Lekceważąc stratę ciepła z czajnika, określić czas nagrzewania się wody.

4. NAGRZEWANIE WODY PRZEPŁYWAJĄCEJ PRZEZ TUBĘ

Woda jest nagrzewana w izolowanej, o stałej średnicy tubie, wyposażonej w elektryczną 7 kW grzałkę oporową. Woda dopływająca do grzałki posiada temp. 15ºC, natomiast opuszczająca temp. 70ºC. Określ szybkość przepływu masy wody.

5. OGRZEWANIE ELEKTRYCZNE DOMU

Rozważmy dom, który ma podłogę o obszarze 600 m², średnią wysokość 2,8 m. Ciśnienie atmosferyczne wynosi 840 hPa. Początkowo w domu panuje temp. 10ºC. Włączamy grzejnik. Pracuje on do momentu uzyskania w domu średniej temp. około 21ºC. Określ wartość energii przekazanej do powietrza, zakładając że:

1. dom jest szczelny, nie przepuszczający powietrza,

2. występują nieszczelności i powietrze na skutek rozszerzania się wydostaje się na zewnątrz.

Określ koszt nagrzewania domu dla każdego z przypadków jeśli koszt elektryczności na tym obszarze wynosi 0,2880 zł/kWh.

6. SUSZARKA DO WŁOSÓW

Suszarka do włosów zwykle składa się z kanału, w którym umiejscowionych jest kilka warstw oporników elektrycznych. Mały wentylator wciąga powietrze do środka i zmusza je do przepływu przez rezystory, gdzie powietrze jest nagrzewane. Powietrze o temp. 22ºC jest wciągane do środka suszarki 1200 W przy ciśnieniu wynoszącym 100 kPa. Temperatura powietrza na wyjściu wynosi 47ºC. Pole przekroju poprzecznego suszarki na wyjściu wynosi 60 cm². Pomijając moc wykorzystaną przez wentylator i straty ciepła wzdłuż ścianki suszarki, określić:

1. objętościowe natężenie przepływu powietrza na wlocie,

2. prędkość powietrza na wyjściu.