bilans cieplny - Akademia Morska w Gdyni

mgr Kamila Haule
Akademia Morska w Gdyni
Termodynamika – bilans cieplny
ciepło właściwe wody: 4185 J/(kg·K),
ciepło właściwe lodu: 2100 J/(kg·K)
ciepło właściwe pary wodnej: 1900 J/(kg·K),
5
ciepło topnienia lodu: 3,3·10 J/kg,
5
ciepło parowania wody: 22,5·10 J/kg.
1. Młot o masie 10 kg spada na ołowianą podkowę o masie 500 g z wysokości 3m i ogrzewa ją. Po uderzeniu
młot odskakuje na wysokość 20 cm. Obliczyć o ile ogrzeje się podkowa, jeżeli pochłonie całe wytworzone
ciepło. Ciepło właściwe ołowiu wynosi 125,5 J/(kg·K).
2. Młot o masie 10 kg spada na ołowianą podkowę o masie 500 g z prędkością 10m/s. Po uderzeniu młot
odskakuje na wysokość 20 cm. Obliczyć o ile ogrzeje się podkowa, jeżeli pochłonie całe wytworzone ciepło.
Ciepło właściwe ołowiu wynosi 125,5 J/(kg·K).
3. W wodzie o masie 450 g i temperaturze 17°C skroplono 15 g pary wodnej o temperaturze 100°C. Oblicz
ciepło parowania wody jeżeli jej temperatura wzrosła do 37°C.
4. Do 280 g wody o temperaturze 16°C wrzucono 40 g lodu o temperaturze 0°C. Temperatura wody po stopieniu
lodu zmniejszyła się do 4°C. Oblicz ciepło topnienia lodu.
5. Do naczynia zawierającego 1 kg wody o temperaturze 10°C wło żono kawałek lodu o temperaturze –32°C,
w wyniku czego woda zamarzła i wytworzył się lód o temperaturze –2°C. Jak ą masę lodu włożono
do naczynia?
6. Do kalorymetru o masie 0,25 kg i cieple właściwym 410 J/(kg·K) zawierającego 0,6 kg wody o temperaturze
20°C wprowadzono 0,025 kg pary wodnej o temperaturz e 100°C. Na skutek skroplenia pary uzyskano
w kalorymetrze temperaturę 44°C. Oblicz ciepło parowania wody.
7. Ile śniegu o temperaturze 0°C może stopić jeden kilogram pary wodnej o temperaturze 100°C?
8. Kowal zanurza do kadzi z 6l wody rozgrzany stalowy pręt o masie 2 kg, w wyniku czego temperatura wody
o
o
wzrasta od 20 C do 70 C. Jaką temperaturę miał pręt przed zanurzeniem,
a) nie uwzględniając kadzi w bilansie cieplnym,
b) uwzględniając kadź miedzianą o masie 2 kg i cieple właściwym 386 J/(kg·K),
c) uwzględniając kadź stalową o masie 1 kg i cieple właściwym 500 J/(kg·K)?
9. Ile lodu o temperaturze -5°C należy wrzucić do 314 g wody o temperaturze 60°C, aby ją oziębić
do temperatury 15°C?
o
10. W pewnym naczyniu znajduje się ciecz o masie 2,1 kg i temperaturze 20 C. Po wrzuceniu do tej cieczy
o
o
kawałka mosiądzu o masie 0,7 kg i temperaturze 80 C, temperatura cieczy wzrosła do 23 C. Jaka ciecz
o
znajduje się w naczyniu? Ciepło właściwe mosiądzu jest znane i wynosi cwm = 377 J/(kg · C).
o
11. Z jaką prędkością musiałaby poruszać się bryła ołowiu o temperaturze 10 C, aby stopić się podczas
zderzenia z przeszkodą? Załóż, że 65 % całkowitej energii uwolnionej podczas zderzenia zużywane jest na
o
ogrzanie i stopienie ołowiu. Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327 C, ciepło właściwe ołowiu
o
131 J/(kg· C), a ciepło topnienia ołowiu 25 kJ/kg.
o
12. Oblicz jaką masę lodu o temperaturze 0 C stopi skroplenie na bryle lodu pary wodnej o masie 1,8 kg
o
i temperaturze 100 C.
o
13. Ile energii odda otoczeniu 15 kg pary wodnej o temperaturze 110 C po skropleniu i oziębieniu jej
o
do temperatury 25 C?
o
14. O ile wzrośnie temperatura wody o masie 1,5 kg i temperaturze 30 C, jeżeli skroplimy w niej parę wodną
o
o masie 0,1 kg i temperaturze 100 C?
o
o
15. Oblicz jaki musi być stosunek masy wody o temperaturze 12 C do masy lodu o temperaturze -2 C, aby
o
po całkowitym stopieniu lodu woda miała temperaturę 2 C.
o
16. Oblicz ile energii należy dostarczyć, aby bryłę lodu o masie 10 kg i temperaturze -10 C zamienić w wodę
o
o temperaturze 25 C.