За какое время на плитке можно вскипятить 2 кг воды взятой при 20

Задачи по физике с ответами для оценки уровня подготовки.
Задача 1 :
На сколько изменяется внутренняя энергия Царь-пушки массой 40 т при максимальном зарегистрированном в Москве перепаде температуры от + 36 °С до — 42,2 °С? Удельная теплоемкость металла 0,45 кДж/(кг • К).
Ответ: на 1420 МДж.

Задача 2 :
До какой температуры раскаляется почва в Узбеки­стане, если внутренняя энергия каждого кубометра изменя­ется при этом на 93,744 МДж? Начальная температура по­чвы 17 °С, плотность грунта 1800 кг/м3, его удельная теп­лоемкость 0,84 кДж/(кг • К).
Ответ: 79 °С.

Задача 3 :
Самая высокая температура почвы в Туркмении до­стигает 77 °С. Какова начальная температура куриного яйца-гиганта массой 420 г, зарегистрированного в 1977 г. в Киргизии, если оно получило при засыпании горячим песком 40 кДж энергии? Удельная теплоемкость содержи­мого яйца 2 кДж/(кг • К).
Ответ: 27 °С.

Задача 4 :
В 1879 г. на Урале нашли монолит малахита мас­сой 1054 кг. На сколько изменилась его внутренняя энер­гия, если при перевозке температура возросла на 20 °С?

9 задание 2 варианта ВПР 2021 по физике 8 класс А.Ю. Легчилин (10 вариантов)


Ответ: на 25,3 МДж.

Задача 5 :
В Калининградском музее янтаря хранится уникаль­ная находка массой 2480 г. На сколько изменилась внут­ренняя энергия этого куска при переносе его в музей, если температура воды в Балтийском море 10 °С, а в музее 20 °С? Удельная теплоемкость янтаря 2 кДж/(кг • К).
Ответ: на 85,6 кДж.

Задача 6 :
Какова масса куска янтаря, хранящегося в Палан­ге, если при изменении температуры от 5 до 18 °С его энер­гия увеличилась на 93,6 кДж?
Ответ: 3600 г.

Задача 7 :
Самый крупный топаз массой 117 кг был найден на Украине в 1965 г. Как изменится его внутренняя энер­гия при зимней транспортировке из Москвы в Париж, если средние температуры в этих городах составляют соответ­ственно -10 °С и +3,5 °С? Удельная теплоемкость камня 0,84 кДж/(кг • К).
Ответ: увеличится на 1,33 МДж.

Задача 8 :
Какова температура воды в самом горячем озере на Камчатке, если для приготовления ванны объемом 200 л температурой 40 °С в нее влили 40 л воды при 10 °С?
Ответ: 50 °С.

Задача 9 :
Какова летняя температура воды в самом холодном Восточно-Сибирском море, если для получения 10 м3 воды при температуре 20 °С в нее надо добавить 2 л кипят­ка?
Ответ: 0 °С.

Задача 10 :
В 1968 г. в Благовещенске выпал крупный град, при­чем при температуре 0 °С масса одной градины составляла 400-600 г. Сколько спирта надо сжечь, чтобы получить из нею воду при 20 °С? Потерями пренебречь. Удельная тепло­та сгорания спирта 27 МДж/кг.
Ответ: 6,1-9,2 г.

Задача 11 :
В 1965 г. в Кисловодске выпал град, который по­крыл почву слоем толщиной 75 см. На сколько измени­лась внутренняя энергия каждого квадратного метра при его таянии? Насыпная плотность вещества 800 кг/м3.
Ответ: 198 МДж.

Задача 12 :
В 1843 г. на Урале был найден самородок платины массой 9636 г.

Урок 109 (осн). Задачи на вычисление количества теплоты


Какова температура плавления платины, если для его переплавки израсходовали 3466 кДж тепла? Удельная теплоемкость платины 140 Дж/(кг* К), удельная теплота плавления 113 кДж/кг, начальная температура 10 °С
1770 °С.

Задача 13 :
Русский мастер Чохов в XVII в. отлил колокол мас­сой 35 т. Какое количество теплоты потребовалось для при­готовления расплава, если начальная температура металла была 20 °С? Удельная теплоемкость сплава 0,4 кДж/(кг • К), температура плавления 1100 °С, удель­ная теплота плавления 213 Дж/г.
Ответ: 2260 МДж.

Задача 14 :
В Алмазном фонде Кремля хранится золотой самородок «Лошадиная голова». Какова масса самородка, если для его полного расплавления потребовалось бы 938 кДж тепла?
Ответ: 14 кг.

Задача 15 :
Золотой самородок «Верблюд» имеет массу 9,3 кг и температуру 15 °С. Какова температура плавления золо­та, если для переплавки потребовалось бы 1892 кДж теп­ла?
Ответ: 1064 °С.

Задача 16 :
При раскопках в Алуште в 1990 г. нашли 17 слит­ков серебра общей массой 3,5 кг при температуре 5 °С. Какова удельная теплота плавления серебра, если для пе­реплавки потребовалось 254 г газа удельной теплотой сго­рания 45 МДж/кг? Потерями пренебречь.
Ответ: 87 кДж/кг.

Задача 17 :
Какова самая низкая температура, зарегистриро­ванная на арктической станции «Восток», если 200 мл воды температурой 15 °С, вынесенные из помещения и оставлен­ные на ночь, выделили 105 714 Дж энергии?
Ответ: -89,2 °С.

Задача 18 :
Какая самая низкая температура воздуха в районе реки Индигирки была зарегистрирована, если для получе­ния воды при 18 °С из куска льда объемом 0,5 м3 потребо­валось сжечь 6 кг дизельного топлива, удельная теплота сгорания которого 42,7 МДж/кг?
Ответ: -78 °С.

Задача 19 :
Самовар, изготовленный в Туле в 1922 г., имел ем­кость 250 л. За сколько времени он закипал при ежеминут­ном сгорании 600 г дров? Начальная температура воды 10 °С, КПД 40 %, удельная теплота сгорания дров 10 МДж/кг.
Ответ: за 40 мин.

Задача 20 :
Какую емкость имел новый тульский самовар-ре­кордсмен, если при КПД 50 % он закипал за 20 мин и по­треблял ежеминутно 460 г древесного угля, удельная тепло­та сгорания которого 35 МДж/кг? Начальная температура воды 15 °С.
Ответ: 450 л.

Задача 21 :
Сколько древесного угля нужно сжечь, чтобы вскипятить воду в 50 литровом Суксунском самоваре, если начальная температура воды равна 20°С? Удельная теплота сгорания древесного угля 35 МДж/кг?
Ответ: 0,48кг

Задача 22 :
Самый экономичный тепловой двигатель 1840 г. потреблял 0,77 кг угля при мощности 735 Вт. Каков КПД установки? Удельная теплота сгорания угля 29 Мдж/кг.
Ответ: 12 %.

Задача 23 :
Самый большой американский бойлер при мощ­ности 1330 МВт дает 4 232 000 кг пара в час. Каков КПД установки, если туда поступает вода при 20 °С?
Ответ: 50%.

Задача 24 :
Самый мощный дизельный двигатель в Швейца­рии имеет мощность 41 920 кВт. Сколько топлива в час он потребляет при работе, если его КПД 35 %? Удельная теп­лота сгорания топлива 42 МДж/кг.
Ответ: 10,3 т.

Задача 25 :
Самая крупная нефтеналивная цистерна имеет ем­кость 1,5 млн баррелей (1 баррель = 158,988 л). Сколько тепла выделяется при полном сгорании нефти? Удельная теплота сгорания нефти 43 МДж/кг, плотность 0,8 т/м3.
Ответ: 1015 Дж.

Задача 26 :
Крупнейшее месторождение в Уренгое дает 261,6 млрд кубометров газа в год. Какое количество тепло­ты ежедневно можно получать при его сжигании? Плот­ность газа 1,2 кг/м3, удельная теплота сгорания газа 50 МДж/кг.
Ответ: 35,6 • 1018 Дж.

Задача 27 :
Самый крупный ледник Западного Памира имеет объем 144 км3 и среднюю температуру -10 °С. Сколько теп­ла потребовалось бы для его плавления?
Ответ: 3 • 1020 Дж.

Задача 28 :
Россия, год 1842, 8 октября. На прииске Царево-Александровский близ города Миасс, что на Южном Урале, найден самородок золота весом 36 кг 16 г. Ныне «Большой треугольник» — так назвали уникальный экземпляр — можно увидеть в Алмазном фонде Московского Кремля. Он считается самым крупным, из сохранившихся в мире. На сколько градусов он нагреется, если по­лучит 18 720 Дж тепла? Удельная теплоемкость золота 0,13 кДж/(кг • К).
Ответ: на 4 °С.

Задача 29 :
Самородок «Заячьи Уши» имеет массу 3 344,3 г. Каков объем данного самородка?

Задача 30 :
Самый большой в мире самородок золота был найден в Австралии в 1872г на руднике Хилл-Энд. Самородок имел форму плитки длиной 144 см, шириной — 66 см и толщиной 10 см. Самородок был назван «Плита Холтермана». Чему равна масса самородка?

Олимпиада 8 класс

  • Олимпиада по физике в. 1
  • Олимпиада по физике в. 2
  • Олимпиада по физике в. 3
  • Олимпиада по физике в. 4
  • Олимпиада по физике в. 5
  • Олимпиада по физике в. 6
  • Олимпиада по физике в. 7
  • Задачи по физике 8 класс
  • Тест по физике 8 класс
  • Билеты по физике 8 класс
  • Задания с решением
  • Решение задач 8 класс
  • Вопросы по физике 8 класс
  • Всероссийская олимпиада

Источник: fizolimpiada.ru

8 класс

§ 20. Удельная теплота парообразования и конденсации

Кипение, как мы видели, тоже испарение, только сопровождается оно быстрым образованием и ростом пузырьков пара. Очевидно, что во время кипения необходимо подводить к жидкости определённое количество теплоты. Это количество теплоты идёт на образование пара. Причём различные жидкости одной и той же массы требуют разное количество теплоты для обращения их в пар при температуре кипения.

Опытами было установлено, что для испарения воды массой 1 кг при температуре 100 °C требуется 2,3 • 10 6 Дж энергии. Для испарения эфира массой 1 кг, взятого при температуре 35 °C, необходимо 0,4 • 10 6 Дж энергии.

Следовательно, чтобы температура испаряющейся жидкости не изменялась, к жидкости необходимо подводить определённое количество теплоты.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой L. Её единица — 1 Дж/кг.

Опытами установлено, что удельная теплота парообразования воды при 100 °C равна 2,3 • 10 6 Дж. Иными словами, для превращения воды массой 1 кг в пар при температуре 100 °C требуется 2,3 • 10 6 Дж энергии. Следовательно, при температуре кипения внутренняя энергия вещества в парообразном состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в жидком состоянии.

Таблица 6. Удельная теплота парообразования некоторых веществ
(при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)

Вещество L, Дж/кг
Вода 2,3 • 10 6
Аммиак (жидкий) 1,4 • 10 6
Спирт 0,9 • 10 6
Эфир 0,4 • 10 6
Ртуть 0,3 • 10 6
Воздух (жидкий) 0,2 • 10 6

Соприкасаясь с холодным предметом, водяной пар конденсируется (рис. 25). При этом выделяется энергия, поглощённая при образовании пара. Точные опыты показывают, что, конденсируясь, пар отдаёт то количество энергии, которое пошло на его образование.

Рис. 25. Конденсация пара

Следовательно, при превращении 1 кг водяного пара при температуре 100 °C в воду той же температуры выделяется 2,3 • 10 6 Дж энергии.

Как видно из сравнения с другими веществами (табл. 6), эта энергия довольно велика.

Освобождающаяся при конденсации пара энергия может быть использована. На крупных тепловых электростанциях отработавшим в турбинах паром нагревают воду.

Нагретую таким образом воду используют для отопления зданий, в банях, прачечных и для других бытовых нужд.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования L умножить на массу m:

Из этой формулы можно определить, что

Количество теплоты, которое выделяет пар массой m, конденсируясь при температуре кипения, определяется по той же формуле, Q = Lm. .

Какое количество энергии требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре 20 °C, в пар?

Запишем условие задачи и решим её.

Вопросы:

1. На что расходуется энергия, подводимая к жидкости при кипении?

2. Что показывает удельная теплота парообразования?

3. Как можно показать на опыте, что при конденсации пара выделяется энергия?

4. Чему равна энергия, выделяемая водяным паром массой 1 кг при конденсации?

5. Где в технике используют энергию, выделяемую при конденсации водяного пара?

Упражнения:

Упражнение № 16

1. Как надо понимать, что удельная теплота парообразования воды равна 2,3 • 10 6 Дж/кг?

2. Как надо понимать, что удельная теплота конденсации аммиака равна 1,4 • 10 6 Дж/кг?

3. У какого из приведённых в таблице 6 веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается больше? Ответ обоснуйте.

4. Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °C?

5. Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её?

6. Какое количество энергии выделит вода массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0 °С? Какое количество энергии выделится, если вместо воды взять столько же пара при 100 °C?

Задания:

1. По таблице 6 определите, у какого из веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается сильнее. Ответ обоснуйте.

2. Подготовьте доклад на одну из тем (по выбору).

• Как образуется роса, иней, дождь и снег.

• Круговорот воды в природе.

Источник: xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai

Расчет расходов на нагрев воды

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность, потребленную от сети.

Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Примеры

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Замечание о кпд нагрева воды

Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:

  • на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
  • на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
  • теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
  • испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
  • потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).

Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:

  • использование погружного нагревательного элемента,
  • использование закрытой ёмкости,
  • теплоизоляция ёмкости,
  • использование минимально необходимой температуры нагрева,
  • отключение при возникновении кипения.

В качестве дополнительных потерь можно отметить:

  • потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
  • потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
  • потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).

С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:

  • Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
  • Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
  • Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.

Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:

  • Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
  • Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
  • Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
  • Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
  • Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
  • Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
  • Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями:
    — снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта;
    — увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство);
    — активное регулирование (ограничение) температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления;
    — установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение);
    — периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка;
    — увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.

Источник: heating.mavjuz.com

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Комментарии0
Загрузка ...