Количество теплоты, отданное нагревателем тепловому двигателю — 26 кДж. От теплового двигателя холодильнику передаётся 19 кДж. Найди работу, — вопрос №4998640 — Учеба и наука

А = Qн-Qx = 26-19 = 7(кДж) Ответ: 7 кДж 13. 12.22

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика

Решено

На какой высоте кинетическая энергия свободно падающего тела равна его потенциальной энергии?

Шарик массой М = 16 кг движется со скоростью V1 = 12 м/с, а шарик массой m = 6 кг движется со скоростью v2 = 7 м/с вдоль оси Ох так, как показано на рисунке. Определи проекции импульсов p1 и p2

Решено

1.Колебания, которые вызываются однократным действием внешней силы и не поддерживаются
другими силами, называются
1 затухающими колебаниями

Решено

Камень массой 20 г, выпущенный вертикально вверх из рогатки, резиновый жгут которой был растянут на 20 см, поднялся на высоту 40 м. Найти жёсткость

Решено

Определи, с какой силой притягиваются друг к другу два астероида, массы которых равны 9 млн тонн и 13 млн тонн, если расстояние между ними составляет 6 млн км.

Пользуйтесь нашим приложением

С ФИЗИКОЙ Задание ✅ 1Используя данные таблицы, сравни КПД (скриншот прикрепила) дизельного двигателя и КПД паровоза.ответ (округли

Выбери предметМатематикаЛитератураАлгебраРусский языкГеометрияАнглийский языкХимияФизикаБиологияДругие предметыИсторияОбществознаниеОкружающий мирГеографияУкраїнська моваИнформатикаУкраїнська літератураҚазақ тiлiЭкономикаМузыкаПравоБеларуская моваФранцузский языкНемецкий языкМХКОБЖПсихология

Физика, 08. 12.2021 16:25, vishnya39

Задание 1
Используя данные таблицы, сравни КПД (скриншот прикрепила) дизельного двигателя и КПД паровоза.

ответ (округли до сотых): КПД дизельного двигателя больше в 

  раз

Задание 3

Количество теплоты, отданное нагревателем тепловому двигателю —  30 кДж. От теплового двигателя холодильнику передаётся 17 кДж. Найди работу, совершённую тепловым двигателем.

ответ:  кДж.

Задание 4

В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты 2,3 МДж, передано холодильнику 1,3 МДж. Определи КПД тепловой машины.

ответ (округли до целого числа):  %.

Задание 5

Определи мощность двигателя трактора, зная, что за 31 мин сгорело 9 кг дизельного топлива. КПД двигателя равен 21 %. Удельная теплота сгорания дизельного топлива — 42 МДж/кг.

 ответ (округли до десятых):  кВт.

Задание 6

Посчитай механическую работу, которая совершается при расширении газа в цилиндре с поршнем, если площадь поршня равна 303 см², ход поршня — 27 см, а среднее давление газа — 365 Па?

ответ (округли до десятых):  Дж.

Задание 7
 
Тепловой двигатель мощностью 19 кВт за 3 ч работы израсходовал топливо массой 12,25 кг. На каком топливе мог работать этот двигатель, если его КПД 41%?
Для определения наиболее вероятного топлива воспользуйтесь приложенной таблицей с указанной удельной теплотой сгорания разных видов топлива. ответ дайте в именительном падеже.

Таблица. png

Всего ответов: 2

Открыть ответы

Похожие вопросы

Физика, 17.03.2019 22:29, inga50

15 . . 7 классжелезная плитка, массой 11,7г и плитка, массой 1,2г соеденены тонкой ниткой и помещены в воду. поверхностное натяжение нитки состовляет 68,78 мн. найти плотность и объем второй нитки​

Ответов: 3

Посмотреть ответ

Физика, 18.03.2019 23:29, daria200407

Определить гравитационную силу взаимодействия между землей и месяцем

Ответов: 3

Посмотреть ответ

Физика, 20. 03.2019 21:45, PomoshnikYa

Собой с 9одинаковых теплопроводящих стержней так, как показано на рисунке. резервуар при большей температуре называется нагревателем, а резервуар при меньшей температуре – холодильником. теплопроводящая система теплоизолирована. приток тепла осуществляется только от нагревателя, а отвод – только через холодильник. определите установившуюся температуру точки b соединения стержней. ответ выразить в c∘c, округлив до целых. считайте, что мощность теплового потока p вдоль стержня (количество теплоты, проходящее в единицу времени) пропорциональна разности температур δt на его концах, то есть p=k⋅δt, где k – коэффициент пропорциональности.

Ответов: 1

Посмотреть ответ

Физика, 21.03.2019 10:38, sabinochka1709

Определить энергию связи и дефект массы ( тут н и слева от него сверху 2 снизу 1 ) если атомная масса 2,01410 а.е.м

Ответов: 1

Посмотреть ответ

Физика, 22.03.2019 09:49, Pidoraser

Определите модуль пружины, если её длина 1,2 м, площадь поперечного сечения 0. 36 мм2, на неё действует сила 120 h, при этом пружина удлиняется на 2 мм. ( 5 на фото)

Ответов: 3

Посмотреть ответ

Физика, 28.03.2019 21:13, artem110616

Візьміть ялинкову гірлянду і полічіть кількість лампочок у ній. запишіть паспортні дані (номінальну напругу та силу струму ) однієї лампочки . обчісліть фактичну напругу на лампочці у разі вмикання гірлянди в мережу з напругою 220в і порівняйте її з номінальною

Ответов: 3

Посмотреть ответ

Физика, 04.04.2019 21:19, nastya2730

По найдите модуль ускорения при равноускоренном движении системы грузов

Ответов: 3

Посмотреть ответ

Физика, 05.04.2019 19:13, arnalismailov

Определить импульс и энергию фотона оранжевого света, для которого частота волны 0,61 мкм​

Ответов: 2

Посмотреть ответ

Изменение температуры и теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Наблюдать теплопередачу и изменение температуры и массы.
• Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: при нагревании температура повышается, а при охлаждении снижается. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рис. 1. Теплота Q , переданная для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, нужно добавить удвоенное количество теплоты. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазового перехода ни в одном из веществ.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая).

Теплопередача и изменение температуры

Количественная зависимость между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора: Q = mc Δ T , где Q — условное обозначение теплопередачи, м 90 016 это масса вещества, а Δ T — изменение температуры. Символ c означает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00°С. Удельная теплоемкость c — свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг ⋅ K) или Дж / (кг ⋅ ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал/(кг ⋅ ºC).

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их расчета. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 перечислены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Пример 1. Расчет необходимого количества тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0°C до 80,0°C. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в табл. 1.

Решение

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

Рассчитайте разницу температур:

Δ T = T _f − T _i = 60,0ºC.

Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды 1000 кг/м ³ , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 л воды равна м _w  = 0,250 кг.

Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельную теплоемкость воды из таблицы 1:

Q _w = m _w c _w Δ T = (0 0,250 кг)(4186 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 62,8 кДж.

Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из таблицы 1:

Q _Al  =  m _Al c _Al Δ T = (0,500 кг)(900 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 27,0 × 10 ⁴ Дж = 27,0 кДж. вода. Сначала найдем общее переданное тепло:

Q _Всего = Q _w + Q _Al = 62,8 К Дж + 27,0 кДж = 89,8 кДж.

Таким образом, количество тепла, идущее на нагрев сковороды, равно

[латекс]\frac{27. 0\text{ кДж}}{89.8\text{ кДж}}\times100\%=30,1\%\\[/латекс]

и количество, идущее на нагрев воды, составляет

[латекс]\фрак{62,8\текст{ кДж}}{89,8 \text{ кДж}}\times100\%=69,9\%\\[/latex].

Обсуждение

В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.

Пример 2. Расчет повышения температуры по работе, совершаемой над веществом: перегрев тормозов грузовика при движении под гору

Рис. 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Тормоза грузовиков, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразовывая потенциальную энергию гравитации в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг ⋅ ºC, если материал сохраняет 10 % энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) при постоянном скорость.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала вычислим гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), что весь грузовик теряет при спуске, а затем найти повышение температуры только в тормозном материале.

Решение

1. Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика вниз по склону Mgh = (10 000 кг)(9,80 м/с ² )(75,0 м) = 7,35 × 10 ⁶ Дж.
2. Рассчитайте температуру по переданному теплу, используя Q =  Mgh  и [латекс]\Delta{T}=\frac{Q}{mc}\\[/latex], где 9{\ circ} C \\ [/латекс].

Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе новейшей гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия (потенциальная энергия гравитации) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Таблица 1. Удельная теплоемкость [1]  различных веществ
Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг ⋅ ºC	ккал/кг ⋅ ºC [2]
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C)	3500	0,83
Лед (средний, от −50°C до 0°C)	2090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1700	0,4
Жидкости
Бензол	1740	0,415
Этанол	2450	0,586
Глицерин	2410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0 °С)	4186	1. 000
Газы [3]
Воздух (сухой)	721 (1015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1670 (2190)	0,399 (0,523)
Углекислый газ	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100°C)	1520 (2020)	0,363 (0,482)

Обратите внимание, что пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического.

Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: наливание холодной воды на горячую сковороду

Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды температурой 20,0ºC (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю с температурой 150ºC, снятую с плиты. Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещена на изолирующей прокладке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как | Q _{горячий} |= Q _{холодный} .

Решение

Используйте уравнение теплопередачи Q =  mc Δ T  , чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороде и конечная температура: Q _{горячий} = m _Al c _Al ( T _f  − 150ºС).

Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q _холод = m _W c _W ( T _f  — 20,0ºC).

Обратите внимание, что Q _{горячая} <0 и Q _{холодная} >0 и что их сумма должна равняться нулю, поскольку тепло, отводимое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой: 9{\circ}\text{C}\end{array}\\[/latex]

Обсуждение

Это типичная задача калориметрии : два тела при разных температурах соприкасаются друг с другом и обмениваются нагревать до достижения общей температуры. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

Самостоятельный эксперимент: изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

• Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя на 50% больше воды по объему.)
• Нагревайте оба (используя духовку или нагревательную лампу) в течение одинакового времени.
• Запишите конечную температуру двух масс.
• Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
• Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.

Проверьте свое понимание

Если для повышения температуры блока с 25°C до 30°C необходимо 25 кДж, то какое количество теплоты необходимо для нагрева блока с 45°C до 50°C?

Решение

Теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то и во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж.

Резюме раздела

• Перенос тепла Q  , приводящий к изменению Δ T  температуры тела массой м  равно Q = мс Δ Т , где с  – удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

Концептуальные вопросы

1. Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
2. Температура тормозов автомобиля повышается на Δ T  при остановке автомобиля со скорости v . Насколько больше было бы Δ T , если бы скорость автомобиля изначально была вдвое больше? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы тепло от тормозов не отводилось.

Задачи и упражнения

1. В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 литров повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды в результате испарения.
2. Показать, что 1 кал/г · ºC = 1 ккал/кг · ºC.
3. Чтобы стерилизовать стеклянную детскую бутылочку весом 50,0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0ºC до 95,0ºC. Какая теплопередача требуется?
4. Одинаковая передача тепла одинаковым массам различных веществ вызывает различные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал теплоты переходит в 1,00 кг следующих веществ при исходной температуре 20,0ºC: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
5. Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина потирает руки взад-вперед, совершая в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7,50 см за одно движение и со средней силой трения 40,0 Н, на сколько повысится температура? Масса согреваемых тканей составляет всего 0,100 кг, преимущественно в ладонях и пальцах.
6. Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревается с 20,0ºC до 65,0ºC за счет добавления 4,35 кДж энергии. Рассчитайте его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
7. Предположим, что одинаковые количества тепла передаются разным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры. Каково отношение массы меди к воде?
8. (a) Количество килокалорий в пище определяется методами калориметрии, при которых пища сжигается и измеряется количество теплопередачи. Сколько килокалорий на грамм содержится в 5,00 г арахиса, если энергия его сжигания передается 0,500 кг воды, находящейся в алюминиевом стакане весом 0,100 кг, вызывая 54,9ºC повышение температуры? (б) Сравните свой ответ с информацией на этикетке на упаковке арахиса и прокомментируйте, совпадают ли значения.
9. После интенсивной физической нагрузки температура тела человека массой 80,0 кг составляет 40,0ºC. С какой скоростью в ваттах человек должен передать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0ºC за 30,0 мин, если предположить, что тело продолжает производить энергию мощностью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек.
10. Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой коммерческий ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления. Этот теплообмен вызывает быстрое повышение температуры в случае отказа системы охлаждения (1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC/с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 ⁵ кг и имеет среднюю удельную теплоемкость 0,3349 кДж/кг ⋅ ºC. (б) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000ºC, что может привести к плавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше рассчитанной здесь, поскольку теплопередача сосредоточена в меньшей массе. Однако позже рост температуры замедлится, поскольку стальная защитная оболочка массой 5 ​​× 10 ⁵ кг также начинают нагреваться.)

Рис. 3. Бассейн с радиоактивным отработавшим топливом на атомной электростанции. Отработавшее топливо долго остается горячим. (кредит: Министерство энергетики США)

Глоссарий

удельная теплоемкость: количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

Избранные решения задач и упражнений

1 . 5,02 × 10 ⁸  J

3. 3,07 × 10 ³ J

5. 0,171ºC

7. 10,8

9. 617 Вт

1. Значения для твердых и жидких веществ даны при постоянном объеме и температуре 25ºC, если не указано иное. ↵
2. Эти значения идентичны в единицах кал/г ⋅ ºC. ↵
3. c _v при постоянном объеме и температуре 20,0ºC, если не указано иное, и среднем давлении 1,00 атм. В скобках указаны значения c _p при постоянном давлении 1,00 атм. ↵

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики

Тепловая энергия – это неупорядоченная энергия. Работа – это превращение одной формы энергии
в другую форму. Теплота – это обмен энергией между объектами
потому что они находятся в тепловом контакте друг с другом. Можем ли мы работать с
нагревать? Можем ли мы преобразовать тепловую энергию в другую форму энергии? Термодинамика — это изучение того, как человек работает с теплотой.

Очень простое устройство, способное преобразовывать тепло в
потенциальная энергия — это резинка. В отличие от большинства других веществ, каучук
сжимается при нагревании. Таким образом, мы можем поднять объект, нагревая
резинка. Тепло преобразуется в гравитационную потенциальную энергию.

Видео: тепловой двигатель с резиновой лентой

Видео:
Более длинный видеоклип с объяснением

Простая резиновая лента может быть сердцем двигателя, преобразующего тепло
в электрическую энергию. Мы можем использовать тепло, чтобы сделать резинку
договор. Затем он может поднимать воду, превращая тепло в гравитационное.
потенциальная энергия. Эта гравитационная потенциальная энергия воды может
преобразуется в электрическую энергию с помощью турбины
генератор. После того, как груз был поднят, мы даем резинке остыть.
вниз. Затем он имеет ту же внутреннюю энергию, что и до того, как мы начали
процесс. Мы можем повторять этот процесс снова и снова. Этот
конечно, это очень неэффективный двигатель. На это уходит большое количество
нагревать. Можем ли мы превратить процесс преобразования тепла в другие формы
энергоэффективнее?

Сколько работы мы можем получить от тепла?

Энергосбережение ограничивает количество работы, которую мы можем получить
из определенного количества тепла. первый закон
термодинамика утверждает, что энергия сохраняется.
Мы можем выразить это следующим образом:

Изменение внутренней энергии системы

= тепло, переданное системе — работа, совершенная системой над окружающей средой,

или

ΔU = ΔQ — ΔW.

Система может быть любой. Удобнее всего, если она имеет четко очерченные границы.

• ΔQ положителен, если тепло поступает в систему, отрицателен, если
  он вытекает из системы.
• ΔW положителен, если система действует на свое окружение.
  отрицательно, если над системой совершается работа.
• Внутренняя энергия U представляет собой сумму кинетической и потенциальной
  энергии атомов и молекул, составляющих систему. Это
  это физическое свойство системы.

Можно измерить физическое свойство системы в заданном состоянии. Это зависит только от
состояние системы, а не то, как система была приведена в это
состояние. Например, для идеального газа U = (3/2)NK _B T.
внутренняя энергия газа зависит только от
количество атомов газа N, присутствующих и от температуры T газа, а не на пути
газ достиг этой температуры.

Проблема:

Сколько теплоты происходит от системы, если ее внутренняя энергия уменьшилась
на 150 Дж при работе 30,0 Дж?

Решение:

• Обоснование:
  Сохранение энергии <--> первый закон термодинамики
  увеличение внутренней энергии системы
  = количество тепла, переданного системе —
  работу, совершаемую системой над окружающей средой.
• Детали расчета:
  ΔQ = ΔU + ΔW = -150 Дж + 30 Дж = -120 Дж.
  120 Дж передается из системы в окружающую среду.

Проблема:

В термодинамической системе происходит процесс, при котором ее внутренняя энергия
уменьшается на 500 Дж.  Если при этом над
системы, найти тепловую энергию, переданную ей или от нее.

Решение:

• Обоснование:
  Сохранение энергии <--> первый закон термодинамики
  увеличение внутренней энергии системы
  = тепло, подаваемое в систему —
  работу, совершаемую системой над окружающей средой.
• Детали расчета:
  ΔU = ΔQ — ΔW.
  -500 Дж = ΔQ + 220 Дж.
  ΔQ = -720 Дж.

Проблема:

Предположим, что женщина совершает работу 500 Дж, а теплопередача 9500 Дж происходит в
окружение в процессе. Каково снижение ее внутреннего
энергии при условии отсутствия потребления пищи

Решение:

• Рассуждение:
  Сохранение энергии <--> первый закон термодинамики
  увеличение внутренней энергии системы
  = количество тепла, переданного системе —
  работу, совершаемую системой над окружающей средой.
• Детали расчета:
  ΔU = ΔQ — ΔW = -9500 Дж — 500 Дж = -10000 Дж — уменьшение
  в ее внутренней энергии.

Проблема:

Предположим, вы используете электрический обогреватель. Пусть обогреватель
быть рассматриваемой системой. Он прогрелся и теперь работает
при постоянной температуре. Он потребляет 500 Вт электроэнергии.
Сколько электрической энергии превращается в тепло в час? (1 Вт = 1
Дж/с)

Решение:

• Обоснование:
  Сохранение энергии <--> первый закон термодинамики
  увеличение внутренней энергии системы
  = количество тепла, переданного системе —
  работу, совершаемую системой над окружающей средой.
  ΔU = ΔQ — ΔW.
  ΔU = 0, так как температура нагревательного элемента постоянна.
  Следовательно, ΔQ = ΔW.
• Детали расчета:
  ΔW отрицательно, так как над системой совершается работа.
  источник питания для обеспечения электроэнергией системы. ΔQ должен быть отрицательным. Это
  тепло, выходящее из системы.