акон сохранения энергии Qотд = Qприн Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=mпара/Vвоздуха Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρн∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/Rобщ=1/R1+1/R2 Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U2/R Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
акон сохранения энергии Qотд = Qприн Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=mпара/Vвоздуха Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρн∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3]
ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/Rобщ=1/R1+1/R2 Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U2/R Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
A – работа электрического тока, [Дж]
t – время, [c]
U – напряжение на концах участка, [В]
I – сила тока, [А]
R – сопротивление, [Ом]
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.