Задание 3-8 Энергия топлива. Закон сохранения энергии

Методическая разработка для аудиторной работы №3-8 по теме

«Энергия топлива. Закон сохранения энергии».

1. Какое топливо нужно сжечь, чтобы при полном сгорании m=1 т его выделилось энергии Q=1,4^.10⁷кДж?

2. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой m=2 кг, чем при сгорании сухих березовых дров той же массы?

3. Какую массу m каменного угля нужно сжечь, чтобы выделилось столько энергии, как и при сгорании бензина, объём которогоV= 6л? (Плотность бензина 710кг/м³)

4. На сколько градусов можно нагреть воду массой m₁=11 кг в алюминиевом баке массой m=50 кг при сжигании керосина массой m₂=20г, если считать, что теплота, выделившаяся при сгорании, целиком пошла на нагревание?

5. При нагревании на спиртовке m₁=224 г воды от t₁=15^оС до t₂=75^оС сожгли m₂=5 г спирта. Определить КПД спиртовки.

6. Самолёт израсходовал m=5т бензина за =8 ч полёта. Определить общую мощность N двигателей самолёта, если их КПД = 40%.

7. Двигатель мотороллера развивает мощность N=3,31 кВт при скорости 58 км/ч. Какой путь S пройдёт мотороллер, если у него в бензобаке V=3,2л бензина? Коэффициент полезного действия двигателя 20%. (Плотность бензина 710кг/м³)

8. В топке парового котла на каждый килограмм сжигаемого древесного угля требуется m=30 кг воздуха. Воздух поступает в топку при температуре t₁=20^оС и уходит в дымоход при температуре t₂=400^оС. Оцените, какая часть энергии топлива уносится воздухом в трубу? (Теплоёмкость воздуха принять равной 1000 Дж/кг^.оС при постоянном давлении).

Домашнее задание №3-8 по теме

«Энергия топлива. Закон сохранения энергии».

1. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании бензина, чем при полном сгорании торфа той же массы?

2. Какой объём спирта нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделится при сгорании бензина объемом V_б=6м³? (Плотность бензина 710кг/м³, плотность спирта800кг/м³)

3. Сколько спирта m₁ нужно сжечь, чтобы изменить температуру воды массой m₂=2 кг от t₁=14^оС до t₂=50^оС, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды?

4. В медном сосуде массой m₁=500г нагревают V=2 л воды, взятой при температуре t₁=10^оС. До какой температуры t₂ можно нагреть воду в сосуде за счет сжигания m₂=50г спирта? КПД горелки считайте равным 50%. (1000кг/м³).

5. На какой высоте h над поверхностью океана (g считать постоянной) летела в самолете команда футболистов в то время, когда потенциальная энергия их футбольного мяча массой m₁=0,4 кг в самолете была эквивалентна количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании m₂=1 г нефти?

6. На газовой плите за 15 мин вскипятили в чайнике воду. Какая масса природного газа m сгорает за 1с, если в чайнике находилось V=3л воды при температуре t=20^оС? Теплоемкостью чайника и другими потерями тепла пренебречь. (1000кг/м³).

Основные понятия, формулы.

1. Для любых процессов, в которых участвует тело, выполняется закон сохранения энергии: энергия в замкнутой системе ниоткуда не возникает и никуда не исчезает, она либо превращается из одного вида в другой, либо переходит от одного тела к другому. Так энергия, выделившаяся при сгорании топлива, может превращаться в механическую энергию.

2. Е=Q, где Е – полная механическая энергия тела,Q количество теплоты, полученное или отданное телом при теплообмене.

3. Существуют два вида механической энергии: потенциальная и кинетическая. Полная механическая энергия тела равна сумме потенциальной и кинетической энергии тела.

4. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей определяется по формуле Е_p=mgh,

где m-масса тела (кг), g=9,8 Н/кг –постоянная величина (ускорение свободного падения), h –высота тела над Землей (м).

5. При изменении энергии тела совершается механическая работа либо самим телом, либо над телом.

Механическая работа постоянной силы определяется по формуле A=F^.S,

где A-механическая работа (Дж), F-сила, действующая на тело (Н), S- путь, пройденный телом (м).

Из определения мощности можно вычислить механическую работу: A=N^.t,

где N – мощность (Вт), t-время совершения работы (с).

6. При сгорании топлива выделяется количество теплоты Q=qm,

где q – удельная теплота сгорания топлива, m – масса топлива.

7. Если в системе есть потери энергии, то пользуются понятием КПД:

8. Тепловые свойства некоторых веществ

вещество

Температура кипения, ^оС

Удельная теплоемкость Дж/кг^.оС

Уд. Теплота парообразования МДж/кг

Уд. Теплота сгорания МДж/кг

медь

-

380

-

-

вода

100

4200

2,3

-

алюминий

900

керосин

-

-

-

43

бензин

-

-

-

44

древесный уголь

-

-

-

34

каменный уголь

-

-

-

27

спирт

-

-

-

26

торф

-

-

-

14

нефть

-

-

-

46

природный газ

-

-

-

44

дрова березовые

12

Ответы.

1. 3,14 4. 86^оС

2. 9 м³ 5. 11,7 км

3. 12 г 6. 25^.10^-6 кг

Домашнее задание №3-8 по теме

«Энергия топлива. Закон сохранения энергии».

1. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании бензина, чем при полном сгорании торфа той же массы?

2. Какой объём спирта нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделится при сгорании бензина объемом V_б=6м³? (Плотность бензина 710кг/м³, плотность спирта800кг/м³)

3. Сколько спирта m₁ нужно сжечь, чтобы изменить температуру воды массой m₂=2 кг от t₁=14^оС до t₂=50^оС, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды?

4. В медном сосуде массой m₁=500г нагревают V=2 л воды, взятой при температуре t₁=10^оС. До какой температуры t₂ можно нагреть воду в сосуде за счет сжигания m₂=50г спирта? КПД горелки считайте равным 50%. (1000кг/м³).

5. На какой высоте h над поверхностью океана (g считать постоянной) летела в самолете команда футболистов в то время, когда потенциальная энергия их футбольного мяча массой m₁=0,4 кг в самолете была эквивалентна количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании m₂=1 г нефти?

6. На газовой плите за 15 мин вскипятили в чайнике воду. Какая масса природного газа m сгорает за 1с, если в чайнике находилось V=3л воды при температуре t=20^оС? Теплоемкостью чайника и другими потерями тепла пренебречь. (1000кг/м³).

Основные понятия, формулы.

1. Для любых процессов, в которых участвует тело, выполняется закон сохранения энергии: энергия в замкнутой системе ниоткуда не возникает и никуда не исчезает, она либо превращается из одного вида в другой, либо переходит от одного тела к другому. Так энергия, выделившаяся при сгорании топлива, может превращаться в механическую энергию.

2. Е=Q, где Е – полная механическая энергия тела,Q количество теплоты, полученное или отданное телом при теплообмене.

3. Существуют два вида механической энергии: потенциальная и кинетическая. Полная механическая энергия тела равна сумме потенциальной и кинетической энергии тела.

4. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей определяется по формуле Е_p=mgh,

где m-масса тела (кг), g=9,8 Н/кг –постоянная величина (ускорение свободного падения), h –высота тела над Землей (м).

5. При изменении энергии тела совершается механическая работа либо самим телом, либо над телом.

Механическая работа постоянной силы определяется по формуле A=F^.S,

где A-механическая работа (Дж), F-сила, действующая на тело (Н), S- путь, пройденный телом (м).

Из определения мощности можно вычислить механическую работу: A=N^.t,

где N – мощность (Вт), t-время совершения работы (с).

6. При сгорании топлива выделяется количество теплоты Q=qm,

где q – удельная теплота сгорания топлива, m – масса топлива.

7. Если в системе есть потери энергии, то пользуются понятием КПД:

8. Тепловые свойства некоторых веществ

вещество

Температура кипения, ^оС

Удельная теплоемкость Дж/кг^.оС

Уд. Теплота парообразования МДж/кг

Уд. Теплота сгорания МДж/кг

медь

-

380

-

-

вода

100

4200

2,3

-

алюминий

900

керосин

-

-

-

43

бензин

-

-

-

44

древесный уголь

-

-

-

34

каменный уголь

-

-

-

27

спирт

-

-

-

26

торф

-

-

-

14

нефть

-

-

-

46

природный газ

-

-

-

44

дрова березовые

12

Ответы.

1. 3,14 4. 86^оС

2. 9 м³ 5. 11,7 км

3. 12 г 6. 25^.10^-6 кг