Документ Microsoft Word (14)

1)
2)
,
,
3)По условию задачи банка находится в воде в состоянии безразличного равновесия. Это
означает, что тело плавает внутри жидкости. Следовательно,
После детонации объем банки не поменялся, т.к. она очень жесткая и крепкая. Масса так же не
поменялась, т.к. банка герметичная. Следовательно, плотность банки не изменилась. А значит,
банка останется в состоянии безразличного равновесия внутри воды.
До взрыва внутри банки была смесь двух газов. По закону Дальтона
При взрыве образуется вода из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Следовательно,
при взрыве израсходуется половина молекул кислорода, а молекул воды станет столько же,
сколько было молекул водорода. Тогда
По закону Дальтона для смеси газов через длительный промежуток времени после взрыва будет
давление
Применим уравнение Менделеева-Клайперона для состояния до и после взрыва:
Т.о. даже если через длительное время все молекулы воды будут находиться в газообразном
состоянии, то все равно начальное давление больше конечного.
Рассмотрим теперь случай, когда давление газов внутри банки через длительный промежуток
времени после взрыва стало в 2 раза меньше первоначального. Применим уравнение
Менделеева-Клайперона:
Это означает, что половина воды сконденсировалась. Вторая половина воды в виде насыщенного
пара давит на стенки сосуда, причем при стоградусной температуре давление насыщенных паров
воды равно атмосферному. Из уравнения Менделеева-Клайперона для насыщенного пара найдем
первоначальное количество вещества одного из газов:
При подстановке получаем, что начальное давление равно 4 · 10^5 Па.
5)Для охлаждения воды на ΔT1 = 16ºС - 4ºС =12ºС от нее было отведено количество
тепла, равное Q1 = сmΔT1. Будем считать, что морозильник работает непрерывно и
скорость отвода тепла в нем постоянна. По условиям задачи известно время охлаждения
воды, поэтому можно рассчитать скорость теплоотвода: q = Q1/ t1= сmΔT1/ t1.
Тогда время t2, необходимое для дальнейшего охлаждения воды от 4ºС до 0ºС, т.е. на
ΔT2 = 4ºС, будет равно t2 = Q2/q = сmΔT2t1 / сmΔT1 = t1ΔT2/ ΔT1. Подставив численные
значения, получим t2 = 5 мин, а время t3 необходимое для превращения в лед всей воды,
находящейся при 0ºС, составит t3 = Q3/q = mλ t1/ сmΔT1 = λ t1/ сΔT1. После подстановки
численных значений t3 =100мин. Таким образом, время необходимое для приготовления льда, от
момента постановки воды в морозильник до ее полного замерзания составит t = t1 + t2 + t3 = 120
мин = 2 ч.
Ответ: Вода не успеет замерзнуть к Новому году, а замерзнет 1 января в 1час 00 мин.
9)
Пусть в точке 1 внутренная энергия газа составляет U1.
На участке 1–2 внутренняя энергия газа не изменяется (изотермический процесс) , т. е. U2 = U1.
Однако газ получил Q12 = 1620 Дж тепла, значит совершённая газом работа составит ту же самую
энергию A12 = Q12 = 1620 Дж.
На втором участке работа газа равна нулю (A23 = 0, т. к. V = const), а потеря тепла
Q23 = -1000 Дж. Следовательно, внутренняя энергия наза уменьшилась на 1000 Дж: U3 = U1 – Q23.
На третьем участке Q34=0 (адиабатный процесс) , однако в конце участка процесс возвращается в
точку 1, т. е. U4 = U1. Чтобы это произошло, над газом необходимо совершить работу сжатия A34 =
Q23 = 1000 Дж.
Итак, энергия, переданная газу за цикл:
E1 = Q12+A34 = 2620 Дж
Совершённая полезная работа:
E2 = A12 = 1620 Дж
Итого КПД: E2/E1= 1620/2620 = 0.62 = 62%