на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Контрольно- измерительный материал

по дисциплине «Электрические машины и аппараты»

По специальности: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»

Для проведения среза по дисциплине «Электрические машины и аппараты», проверка усвоения курса студентами, проводится в форме зачета.

В части 1 (А) представлены задания с выбором ответа – тестовые задания 2 вариантов по 8 вопросов. Цель студента выбрать правильный ответ.

В части 2 (С) включено 4 задания с кратким пояснением. Студент должен правильно дополнить.

В части 3 (В) включено 1 задача. Цель студента решить задачу.

За каждый правильный ответ задания;

А – 1 балл (максимум 8 баллов)

В – 2 балла (максимум 8 баллов)

С – 4баллов (максимум 4 балла)

При проведении контроля в тестовой форме следует руководствоваться следующими критериями:

оценка 5 «отлично» выставляется за правильные ответы на 90-100 процентов заданий,

оценка 4 «хорошо» за правильные ответы на 80-89 процентов заданий, оценка 3 «удовлетворительно» за правильные ответы на 70-79 процентов заданий,

оценка 2 «неудовлетворительно» за правильные ответы на 69 процентов заданий и менее.

Нормы оценки знаний, умений и навыков при изучении дисциплины: «Электрические машины и аппараты »

ОЦЕНКА «5» ставится, если студент на все поставленные вопросы ответил грамотно, логично, последовательно. При этом:

-прослеживается верное понимание сущности даваемого ответа,

-дается точное определение понятий,

-раскрывается полное знание законов,

-правильно выполняются все примеры и задания,

-строится ответ по собственному алгоритму, при этом устанавливается связь с практикой, прослеживается профессиональная направленность.

ОЦЕНКА «4» ставится, если ответ удовлетворяет требованиям оценки «5», но студент не использует при ответе собственного плана ответа, не использует ранее полученные знания, для решения подобных ситуаций. Допускается 1-2 недочета, но по указанию преподавателя, студент самостоятельно исправляет их.

ОЦЕНКА «3» ставится, если большая часть ответа удовлетворяет требованиям оценки «4», но есть отдельные пробелы в теоретических знаниях, неполно, непоследовательно излагается материал, прослеживается только общее понимание предмета, а также сложность с использованием готовых формул. Допускается выставление оценки «3» за правильное выполнение более 50% задания билета.

ОЦЕНКА «2» ставится студенту, если не овладел основными заданиями, не раскрыл основного содержания материала, допустил ошибки в решении задач, формулировке определений, законов и не исправляет их.

ФИО учащегося, группа

Задания для среза для МДК.01.01 электрические машины и аппараты

Вариант 1(А) Укажите правильный ответ

1. Схема какого трансформатора показана рисунке?

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовна основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

3-Для ответа недостаточно данных.

2. Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора

Малым коэффициентом трансформации Возможностью изменения коэффициента трансформации Электрическим соединением первичной и вторичной цепей

3. Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора?

4. На основе какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов?

1. Закон Джоуля-Ленца.

6. Почему воздушные зазоры в трансформаторе делают минимальными?

1) Для увеличения механической прочности сердечника.

2) Для уменьшения намагничивающей составляющей тока холостого хода.

3) Для уменьшения магнитного шума трансформатора.

4) Для увеличения массы сердечника.

7. Наименьшая сила тока, смертельно опасная для человека равна:

8. Второй закон Кирхгофа.

а) на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

б) на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

1. Статический электромагнитный аппарат, преобразующий ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, называется _____________________

2. Вставьте слова в предложение. В синхронных машинах частота вращения ротора равна частоте вращения …………и, следовательно, определяется ………… тока сети и числом пар полюсов

3. Как называется синхронный двигатель, работающий без нагрузки и предназначенный для повышения cos φ предприятия?

4. Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в проводниках, соединенных в узел, равна ____________.

1.Определить ЭДС якоря генератора постоянного тока параллельного возбуждения, если он присоединен к сети с напряжением U=230В, сопротивление в цепи якоря R=0,3 Ом ток в цепи якоря равен Iа=45А.

Еа=243,5В Еа=216,5В Еа=3105В

ФИО учащегося, группа

Задания для среза для МДК.01.01 электрические машины и аппараты

Вариант 2(А) I. Укажите правильный ответ

1. Какое название у трансформатора, представленного на рисунке?

1- трехфазный индукционный регуляторна основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовна основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

2.Не изменяющейся во времени ток (I) называют:

3.Устройство которое включается в электрическую цепь для ограничения или регулирования тока.

4. Что преобразует трансформатор?

2) Величину напряжения.

4) Величины тока и напряжения.

3) Параллельно и последовательно.

6.Выберите определение линейных элементов

а)это элементы, которые включены в электрическую сеть не в линию.

б) это элементы, сопротивление которых не зависит от силы тока и напряжения.

в) это элементы, которые включены в электрическую цепь параллельно.

7. Выберите из предложенных правильную формулировку закона Ома для полной цепи

а)сила тока в электрической цепи равна отношению напряжения к сопротивлению.

б)сила тока в электрической цепи равна отношению ЭДС источника к ее полному сопротивлению.

в)сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

8. Первый закон Кирхгофа.

а) на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

б) на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

1. Дополните текст. Ряд проводников, уложенных в пазах ……… якоря и присоединенных к коллекторным пластинам, образует замкнутую систему и называется …………… якоря МПТ

2. Дополните текст. Так же как и в генераторах, в синхронных двигателях изменение реактивной мощности, т. е. изменение cos φ, достигается регулированием ……………..

3.Дополните текст. ……….. это простейшее устройство, разрывающее электрическую цепь, если в ней произойдет короткое замыкание и ток достигнет значения, достаточного для расплавления плавкой вставки.

4. Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма напряжений на всех сопротивлениях замкнутого контура равна ……………… ЭДС всех источников того же контура:

1.Определите КПД двигателя постоянного тока параллельного возбуждения номинальной мощностью Рном=45кВт, который включен в сеть с Uном=440 В и ток, потребляемый двигателем в номинальном режиме, Iном=120 А.

Ответы тестам задании(А) вариант № 1

Источник

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Общие сведения

Баланс в переводе на русский язык означает равновесие. Когда теплоизолированная система приходит в состояние теплового равновесия, то температура всех тел, образующих эту совокупность, становится одинаковой. Такую ситуацию называют законом теплового равновесия или нулевым уравнением термодинамики.

Впервые с уравнением теплового баланса знакомят в средней школе на уроке физики. Ученикам в седьмом классе предлагается решить несколько простых заданий, используя равенство. Формула и определение даётся без доказательства, так как для понимания процесса нужно знать понятия, которые разбираются в выпускных классах школы. Например, то, что теплоёмкость не является характеристикой вещества, при этом она может быть разной в зависимости от проходящих процессов.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Закон теплового баланса позволяет утверждать, что когда в изолированной системе физических тел происходит только теплообмен, то часть тепла, переданного телами, внутреннее состояние энергии которых уменьшается, численно равняется теплу, полученному объектами с возрастающей внутренней энергии. Математически уравнение записывается в виде следующей формулы: Q 1 + Q 2 + Q 3 + …+ Qn = 0, где:

Если предположить, что имеется совокупность, состоящая из двух тел, из которых одно отдаёт тепло, а другое принимает его, то справедливо будет записать: Q1 = Q2. Таким образом, теплоотдача всегда равняется теплоприёму. Поэтому этот закон и называют правилом сохранения энергии в тепловых процессах.

Когда тела два, то понять, какое из них отдаёт тепло, а какое получает, несложно. То, что имеет большее нагревание, — будет отдавать. Если же объектов три и более, и некоторые из них имеют промежуточную температуру, определить, какие из них принимают тепло, довольно сложно. Вот тут на помощь и приходит уравнение термодинамики.

Изменение внутренней энергии объясняется теплопередачей, то есть случаем, когда работа не совершается. Поэтому в физике уравнение теплового баланса используется при анализе процессов теплопередачи, нахождении КПД. Это равенство можно применять как при рассмотрении твёрдых тел, так и жидкости.

Суть уравнения

Следует рассмотреть процесс установления теплового равновесия в теплоизолированной системе. Это такая совокупность, в которой объекты взаимодействуют только друг с другом. Простейшая система будет состоять из двух тел. Например, в термос налит сок и в него вброшен лёд. В этом случае термос является изолятором от внешнего воздействия. Пусть первое тело имеет температуру t1, а второе t2. Допустим, что t1 больше t2. Это допущение не является принципиальным, поэтому его можно использовать.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

В начальный момент времени тела находятся далеко друг от друга и теплообмен между ними не происходит. Как только, они соприкоснутся — начнётся взаимодействие. Так как температура первого тела больше, то оно начнёт остывать, а второе нагреваться. Происходит теплопередача. В какой-то момент времени она прекратится и наступит тепловое равновесие. То есть температура двух тел станет одинаковой: t1 = t2.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Если собрать два слагаемых таким образом, чтобы они находились с одной стороны знака равенства, то можно записать: Q1 + Q2 = 0.

Суммарное количество теплоты, образуемое при теплообмене тел в теплоизолированной системе, равно нулю. При этом это правило будет справедливо и для энного количества объектов.

Доказательство закона

Пусть имеется теплоизолированная система, состоящая из нескольких помещённых в неё объектов. Сами тела могут обмениваться теплом только друг с другом. Первый закон термодинамики для системы в целом можно записать как Q = А’ + Δ‎ U. То есть количество теплоты, полученное всей системой, равняется суммарной работе, совершённой всеми телами в совокупности над внешним миром, складывающейся с изменением энергии всех тел внутри системы.

По условию задачи внутренняя энергия меняется не за счёт совершения работы. Поэтому А’ = 0. С другой же стороны, теплоизоляция обозначает, что Q = 0. Иными словами, количество энергии, поступающее из окружения Земли, равняется нулю. Следовательно, изменение внутренней энергии всех тел в системе будет нулевым: Δ‎ U = 0.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Энергия системы состоит из внутренних энергий каждого из входящих в неё тел: U = U1 + U2 +…+ Un. Изменение же её Δ‎ U = Δ‎ U 1 + Δ‎ U 2 + … + Δ‎ Un. Отсюда следует, что если внутренняя энергия остаётся неизменной, то сумма Δ‎ U будет нулевой: Δ‎ U 1 + Δ‎ U 2 + … + Δ‎ Un = 0.

Первый закон термодинамики персонально для каждого из тел входящих в систему можно записать как следующую систему:

Все уравнения, входящие в неё, можно сложить почленно. При этом распределив слагаемые для удобства дальнейшего анализирования: Q1 + Q2 +…+ Q n = (А n1′ + А n2′ + … + А n’) + (Δ‎ U1 + Δ‎ U2 + … + Δ‎ Un). Из полученного выражения можно сделать вывод, что сумма дельт второго члена в правой части равняется нулю. В первом же члене с правой стороны каждое слагаемое также равняется нулю. Поэтому можно записать: Q1 + Q2 +…+ Q n = 0. Что и следовало доказать.

Для решения задач полезно вспомнить, на что может идти полученное тепло. К таким частным случаям относят:

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Типовое задание

Явление теплового баланса используется как в изучении процессов при переходе из одного агрегатного состояния в другое, так и для твёрдых или жидких тел, не изменяющих решётку. Существуют типовые задания, входящие в школьную программу. Ученик, решая их, научится находить удельные параметры и сможет понять всю важность выражения теплового баланса.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Температуру, которая установилась через время, обозначают буквой θ. Решение подобных задач начинают с установления количества тел, участвующих в теплообмене. В этом примере их три: вода, котёл, испытываемое тело. Количество тепла, полученное всеми тремя объектами, согласно закону, будет равняться нулю: Qв + Qк +Qт = 0. Теперь следует каждое слагаемое расписать отдельно:

Примеры высокого уровня

Эти задачи рассчитаны на подготовленных учащихся, понимающих суть процессов и знающих уравнение баланса. Например, электрическая установка с мощностью P = 350 Вт не может нагреть воду массой 0,6 кг до кипения. Убедившись в этом, её выключают. Нужно определить, каким останется конечный нагрев воды через 15 секунд.

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Вот ещё одна задача, для решения которой необходимо вначале исследовать ситуацию. В ёмкость поместили смесь, состоящую из пяти килограммов воды и трёх килограммов льда. Затем туда пустили 0,2 кг водяного пара при температуре 100 0 С. Нужно определить, что произойдёт.

По условию задачи даны три массы mв, mл, mп. Можно предположить, что при смешении в момент запуска пара температура в системе была нулевой. Это исходит из того, что в ёмкости одновременно находится лёд и вода. Поступающий пар конденсирует, и из него образуется вода. Через время она остывает до нуля. Поэтому в начальный момент выделившаяся энергия идёт только на таяние льда. Cуществует три варианта развития события:

Для того чтобы выяснить, какой вариант верный, нужно найти выделившуюся энергию: Qпл = λ * m = 330 * 3 = 990 кДж. Получается, чтобы растопить лёд, нужно 990 кДж теплоты. Пар, вступая в реакцию, отдаёт: Q- = L* m + cв * mв (Tпар – Tпл) = 2300 + 0,2 + 4,2 * 0,2 * 100 = 544 кДж. Учитывая два полученных результата, можно утверждать, что при конденсации основного пара выделившейся теплоты будет недостаточно для расплавления льда. Следовательно θ = 0 0 С.

Источник

Фазовые переходы и уравнение теплового баланса

теория по физике 🧲 термодинамика

Фазовые переходы — это термодинамические процессы, приводящие к изменению агрегатного состояния вещества.

Плавление и отвердевание

Для расчета количества теплоты, необходимого для процесса плавления, следует применять формулу:

m — масса вещества, λ (Дж/кг) — удельная теплота плавления.

Плавление каждого вещества происходит при определенной температуре, которую называют температурой плавления. Все проводимое тепло идет на разрушение кристаллической решетки, при этом увеличивается потенциальная энергия молекул. Кинетическая энергия остается без изменения и температура в процессе плавления не изменяется.

Удельная теплота плавления показывает, какое количество теплоты необходимо сообщить 1 кг данного вещества, чтобы перевести его из твердого состояния в жидкое при условии, что оно уже нагрето до температуры плавления. В процессе отвердевания 1 кг данной жидкости, охлажденной до температуры отвердевания, выделится такое же количество теплоты.

Внимание! Удельная теплота плавления — табличная величина.

Определение Отвердевание, или кристаллизация — переход состояния из жидкого состояния в твердое (это процесс, обратный плавлению).

Отвердевание происходит при той же температуре, что и плавление. В процессе отвердевания температура также не изменяется. Количество теплоты, выделяемое в процессе отвердевания:

Парообразование и конденсация

Количество теплоты, необходимое для процесса кипения, вычисляют по формуле:

m — масса вещества, r (Дж/кг) — удельная теплота парообразования.

Парообразование происходит при определенной температуре, которую называют температурой кипения. В отличие от испарения, процесс парообразования идет со всего объема жидкости. Несмотря на то, что к кипящему веществу подводят тепло, температура не изменяется. Все затраты энергии идут на увеличение промежутком между молекулами. Температура кипения зависит от рода вещества и внешнего атмосферного давления.

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы перевести в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения. Такое же количество теплоты выделится в процессе конденсации 1 кг пара, охлажденного до температуры конденсации.

Внимание! Удельная теплота парообразования — табличная величина.

Определение Конденсация — процесс, обратный кипению. Это переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация происходит при температуре кипения, которая также не изменяется во время всего процесса. Количество теплоты, выделяемое в процессе конденсации:

Тепловые процессы при нагревании и охлаждении

Все фазовые переходы, а также процессы нагревания и остывания вещества можно отобразить графически. Посмотрите на график фазовых переходов вещества:

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Он показывает зависимость температуры вещества от времени в процессе его нагревания и остывания. Опишем процессы, отображаемые на графике, в таблице.

Q = c т m ( t п л − t 0 )

ст — удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии.

Q = c ж m ( t к и п − t п л )

сж — удельная теплоемкость вещества в жидком состоянии.

Q = c п m ( t − t к и п )

сп — удельная теплоемкость вещества в газообразном состоянии.

Q = c п m ( t к и п − t )

Q = c ж m ( t п д − t к и п )

Q = c т m ( t 0 − t п л )

Внимание! На участках 2–3 и 9–10 вещество частично находится в жидком и твердом состояниях, а на 4–5 и 7–8 — в жидком и газообразном.

Частные случаи тепловых процессов

ПроцессЧто происходитКоличество выделенной теплоты
1–2Нагревание твердого тела
6–7Охлаждение пара

Q = c л m ( t п л − t л ) + λ m

cл — удельная теплоемкость льда, tл — начальная температура льда.

Q = c л m ( t п л − t л ) + λ m + c в m ( t в − t п л )

cв — удельная теплоемкость воды.

Q = λ m + c в m ( t к и п − t п л ) + r m

Подсказки к задачам

Что происходитГрафикФормула количества теплоты
Полностью растопили лед, имеющий отрицательную температуру.на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов
Лед, взятый при отрицательной температуре, превратили в воду при комнатной температуре.на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов
Взяли лед при температуре 0 о С и полностью испарили.на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов
Взяли воду при комнатной температуре и половину превратили в пар.на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов
Единицы измеренияТемпературу можно оставлять в градусах Цельсия, так как изменение температуры в градусах Цельсия равно изменению температуры в Кельвинах.
КипятокВода, которая при нормальном атмосферном давлении имеет температуру в 100 о С.
Объем воды 5 лm = 5 кг, так как:

m = ρ V =10 3 · 5 · 10 − 3 м 3 = 5 к г

Внимание! Равенство V (л) = m (кг) справедливо только для воды.

Пример №1. Какое количество теплоты нужно сообщить льду массой 2 кг, находящемуся при температуре –10 о С, чтобы превратить его в воду и нагреть ее до температуры +30 о С?

Можно выделить три тепловых процесса:

Поэтому количество теплоты будет равно сумме количеств теплоты для каждого из этих процессов:

Q = c л m ( 0 − t 1 ) + λ m + c в m ( t 2 − 0 )

Удельные теплоемкости и удельную теплоту плавления смотрим в таблицах:

Уравнение теплового баланса

Суммарное количество теплоты, которое выделяется в теплоизолированной системе равно количеству теплоты (суммарному), которое в этой системе поглощается.

Математически уравнение теплового баланса с учетом знаков количества теплоты записывается так:

Отданное количество теплоты меньше нуля (Qотд 0).

Подсказки к задачам на уравнение теплового баланса

Теплообмен происходит в калориметреПотерями энергии можно пренебречь.
Жидкость нагревают в некотором сосудеНачальные и конечные температуры жидкости и сосуда совпадают.
В жидкость опускают термометрЧерез некоторое время он покажет конечную температуру жидкости и термометра.
Мокрый снегСодержит воду и лед при 0 о С. Учтите, что лед плавится, если он находится при температуре 0 о С и получает энергию от более нагретого тела. Вода кристаллизируется при температуре 0 о С, если она отдает энергию более холодному телу. Если лед и вода находятся при температуре 0 о С, то никаких агрегатных переходов между ними не происходит.

Частные случаи теплообмена

В воду комнатной температуры бросили ком снега, содержащий некоторое количество воды, после чего установилась некоторая положительная температура. на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовУравнение теплового баланса:

c в m в 1 ( t − t в 1 ) + c в m в 2 ( t − 0 ) + λ m л + c в m л ( t − 0 ) = 0

Для получения некоторой положительной температуры воды используют горячую воду и лед, имеющий отрицательную температуру. на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовУравнение теплового баланса:

c в m в ( t − t в ) + c л m л ( 0 − t л ) + λ m л + c в m л ( t − 0 ) = 0

В воду комнатной температуры бросают раскаленное твердое тело, в результате часть воды испаряется. на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовУравнение теплового баланса:

c т m т ( 100 − t т ) + c в m в ( 100 − t в ) + r m п = 0

Воду комнатной температуры нагревают до кипения, вводя пар при t = 100 о С. на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовУравнение теплового баланса:

− r m п + c в m в ( 100 − t в ) = 0

Лед, имеющий температуру плавления, нагревают до положительной температуры, вводя пар при t = 100 о С. на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовУравнение теплового баланса:

− r m п + c в m п ( t − t к и п ) + λ m л + c в m л ( t − t п л ) = 0

Пример №2. В кастрюлю, где находится вода объемом 2 л при температуре 25 о С, долили 3 л кипятка. Какая температура воды установилась?

Количество теплоты, отданное кипятком, равно количеству теплоты, принятому более прохладной водой. Поэтому:

c m 1 ( t − t 0 ) = − c m 2 ( t − t к и п )

m 1 ( t − t 0 ) = − m 2 ( t − t к и п )

m 1 t + m 2 t = m 1 t 0 + m 2 t к и п

( m 1 + m 2 ) t = m 1 t 0 + m 2 t к и п

Взаимные превращения механической и внутренней энергии

Если в тексте задачи указан процент одного вида энергии, перешедший в другой, то он указывается в виде десятичной дроби перед этой энергией, которой тело обладало вначале.

Частные случаи закона сохранения энергии

q m т о п = m р g h

Пример №3. Свинцовая дробинка, летящая со скоростью 100 м/с, попадает в доску и входит в нее. 52% кинетической энергии дробинки идет на ее нагревание. На сколько градусов нагрелась дробинка? Удельная теплоемкость свинца 130 Дж/(кг∙К).

Запишем закон сохранения энергии для этого случая:

Примеры КПД

При неупругом ударе о стенку пуля нагрелась
В результате того, что пуля пробивает стену, ее скорость уменьшается, 50% выделившейся при этом энергии идет на нагревание пули
Летящая пуля при ударе о стенку расплавилась. Начальная температура пули меньше температуры плавления
Капля воды, падая с некоторой высоты, в момент удара испарилась. Температура капли у поверхности земли меньше температуры кипения. На нагрев пошло 60% выделившейся механической энергии

Q п о л е з н = c m Δ T

Q п о л е з н = c m Δ T + r m

( п р о и з в е д е н и е м о щ н о с т и н а в р е м я )

Q п о л е з н = c m Δ T

Q з а т р = q m т о п

Q з а т р = q m т о п

Q з а т р = q m п о р

Внимание! Если в задаче указано время, в течение которого происходит один тепловой процесс, а спрашивают о времени протекания другого, то считайте, что мощность нагревателя или холодильника постоянна:

Пример №4. Для нагревания на электроплитке некоторого количества воды от 20 до 100 о С потребовалась 21 минута. Сколько времени после этого необходимо для полного испарения воды? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж (кг∙К), удельная теплота парообразования 2,24 МДж/кг.

Будем считать, что мощность электроплитки постоянна. Поэтому:

Количество теплоты, сообщенное воде при нагревании:

Q 1 = с m ( t 2 − t 1 )

Количество теплоты, которое нужно сообщить, чтобы вода полностью испарилась:

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Кусок льда, имеющий температуру 0°С, помещён в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 12°С, требуется количество теплоты 80 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты 60 кДж? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь.

Алгоритм решения

Решение

Запишем исходные данные:

Составим уравнение теплового баланса для первого случая:

Внимание! Вместо разности температур используется значение только конечной температуры, так как начальная температура равна 0.

Найдем массу льда из уравнения теплового баланса для первого случая. Учтем что:

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Чтобы расплавить кусок льда массой 0,5 кг, нужно затратить следующее количество теплоты:

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов

Лед не расплавится весь, так как ему будет сообщено лишь 60 кДж теплоты. Поэтому в калориметре температура будет равна 0 о С.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Внимательно прочитайте текст задания и выберите верный ответ из списка

на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Смотреть картинку на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Картинка про на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратов. Фото на основании какого закона выводится уравнение теплового баланса для электроаппаратовНа рисунке представлены графики зависимости температуры t двух тел одинаковой массы от сообщённого им количества теплоты Q. Первоначально тела находились в твёрдом агрегатном состоянии.

Используя данные графиков, выберите из предложенного перечня два верных утверждения и укажите их номера. Ответ: а) Температура плавления первого тела в 1,5 раза больше, чем второго. б) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии. в) Удельная теплоёмкость второго тела в твёрдом агрегатном состоянии в 3 раза больше, чем первого. г) Оба тела имеют одинаковую удельную теплоту плавления. д) Тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии.

Алгоритм решения

Решение

Проверим первое утверждение, согласно которому, температура плавления первого тела в 1,5 раза больше, чем второго.

Если это было бы так, то количество клеток до горизонтального участка графика 1 относилось к количеству клеток до горизонтального участка графика 2 как 3 к 2. Но мы видим, что до 1 графика 4 клетки, до 1 — 2. Следовательно, температура плавления первого тела в 2 раза больше, чем второго.

Первое утверждение неверно.

Проверим второе утверждение, согласно которому тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в твёрдом агрегатном состоянии.

Если бы это было так, то соответствующие участки графиков совпадали бы. Только в таком случае температура тел увеличивалась на одну и ту же температуру при получении одного и того же количества теплоты. Но мы видим, что это не так.

Второе утверждение неверно.

Проверим третье утверждение, согласно которому удельная теплоёмкость второго тела в твёрдом агрегатном состоянии в 3 раза больше, чем первого.

Если это было бы так, то первое тело при сообщении телам одинакового количества теплоты нагревалось бы втрое быстрее второго. И это действительно так, потому что температура второго во время нагревания в твердом состоянии увеличилась только на 1 клетку, в то время как температура первого тела — на 2 клетки.

Третье утверждение верно.

Проверим четвертое утверждение, согласно которому оба тела имеют одинаковую удельную теплоту плавления.

Если это было бы так, то протяженность горизонтальных участков обоих графиков была бы одинаковой. Но это не так. Протяженность этого участка для тела 1 составляет 3 клетки, для тела 2 — 2 клетки.

Четвертое утверждение верно.

Проверим пятое утверждение, согласно которому тела имеют одинаковую удельную теплоёмкость в жидком агрегатном состоянии.

Если бы это было так, то соответствующие участки графиков были параллельными. Только при таком условии при повышении температуры на одно и то же количество градусов тела бы получли одинаковое количество теплоты. И это действительно так.

Пятое утверждение верно.

Вывод: верным утверждения «в» и «д».

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

В сосуде лежит кусок льда. Температура льда t 1 = 0 «> t 1 = 0 °C. Если сообщить ему количество теплоты Q = 50 «> Q = 50 кДж, то 3/4 льда растает. Какое количество теплоты q надо после этого сообщить содержимому сосуда дополнительно, чтобы весь лёд растаял и образовавшаяся вода нагрелась до температуры t 2 = 20 «> t 2 = 20 °C? Тепловыми потерями на нагрев сосуда пренебречь.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

УстройствоПолезная энергия (работа), затраченная энергия (полная работа)КПД
Электронагреватель, электроплитка, электрочайник, кипятильник.