1. В прогнозе погоды сообщили, что влажность воздуха составляет 50%. Что это означает? Считается ли такое значение влажности воздуха нормальным для? 2. Серебро массой 10 г находится при температуре, равной его температуре плавления. Сколько энергии выделится при его кристаллизации и охлаждении? 3. Постройте примерный график зависимости температуры от времени процессов, описанных в задаче № 2. Укажите, в каком агрегатном состоянии находиться серебро. 4. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 200 г, температуре 20 °С, чтобы нагреть ее до температуры кипения и полностью? 5. Что такое двигатель внутреннего сгорания? Приведите 3-4 примера использования таких двигателей в быту или на производстве. 6. Рассчитайте КПД трактора мощностью 30 кВт, если известно, что за 2 израсходовал 15 кг дизельного топлива.

Разберу каждое задание подробно.

1. 
   

   Влажность воздуха 50% означает, что воздух насыщен водяным паром наполовину от максимально возможного при данной температуре. Комфортный диапазон влажности для человека обычно составляет 40–60%. Таким образом, 50% – это нормальное значение влажности.

   
   


2. 
   

   Задача на расчет энергии при кристаллизации и охлаждении. Сначала серебро кристаллизуется, затем остывает до определенной температуры.

   
   
   

   Дано:

   
   
   
   
   • \(m = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}\)
   
   
   • \(t_{\text{пл}} = 962^circ \text{C}\) (температура плавления серебра)
   
   
   • \(lambda = 1.05 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (удельная теплота плавления серебра)
   
   
   • \(c = 235 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{К}}\) (удельная теплоемкость серебра)
   
   
   • \(t_{\text{конечная}} = 20^circ \text{C}\) (конечная температура)
   
   
   
   
   

   Решение:

   
   
   

   Энергия, выделившаяся при кристаллизации серебра:

   
   $$Q_1 = lambda cdot m = 1.05 cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} cdot 0.01 \text{ кг} = 1050 \text{ Дж}$$
   
   

   Энергия, выделившаяся при охлаждении серебра от температуры плавления до 20°C:

   
   $$Q_2 = c cdot m cdot (t_{\text{пл}} - t_{\text{конечная}}) = 235 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} cdot \text{К}} cdot 0.01 \text{ кг} cdot (962^circ \text{C} - 20^circ \text{C}) = 235 cdot 0.01 cdot 942 = 2213.7 \text{ Дж}$$
   
   

   Общая энергия, выделившаяся при кристаллизации и охлаждении:

   
   $$Q = Q_1 + Q_2 = 1050 \text{ Дж} + 2213.7 \text{ Дж} = 3263.7 \text{ Дж}$$
   
   
   

   Ответ: 3263.7 Дж

   
   


3. 
   

   График зависимости температуры от времени:

   
   

   
             t, °C
             ^
             |
        962  +-----------------* (кристаллизация)
             |                \
             |                 \
             |                  \
             |                   * (охлаждение)
        20   +-------------------
             |                    \
             +--------------------*-----> t, время
                                  ta  tb
       

   
   
   

   В процессе кристаллизации (участок ta-tb на графике) серебро находится в твердом и жидком состоянии одновременно. После завершения кристаллизации серебро находится в твердом состоянии.

   
   


4. 
   

   Задача на расчет количества теплоты для нагрева воды.

   
   
   

   Дано:

   
   
   
   
   • \(m = 200 \text{ г} = 0.2 \text{ кг}\)
   
   
   • \(t_1 = 20^circ \text{C}\)
   
   
   • \(t_2 = 100^circ \text{C}\) (температура кипения воды)
   
   
   • \(L = 2.26 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (удельная теплота парообразования воды)
   
   
   • \(c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{К}}\) (удельная теплоемкость воды)
   
   
   
   
   

   Решение:

   
   
   

   Нагрев воды от 20°C до 100°C:

   
   $$Q_1 = c cdot m cdot (t_2 - t_1) = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} cdot \text{К}} cdot 0.2 \text{ кг} cdot (100^circ \text{C} - 20^circ \text{C}) = 4200 cdot 0.2 cdot 80 = 67200 \text{ Дж}$$
   
   

   Превращение воды в пар при 100°C:

   
   $$Q_2 = L cdot m = 2.26 cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} cdot 0.2 \text{ кг} = 452000 \text{ Дж}$$
   
   

   Общее количество теплоты:

   
   $$Q = Q_1 + Q_2 = 67200 \text{ Дж} + 452000 \text{ Дж} = 519200 \text{ Дж} = 519.2 \text{ кДж}$$
   
   
   

   Ответ: 519.2 кДж

   
   


5. 
   

   Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это тип двигателя, в котором топливо сгорает внутри цилиндра, и энергия сгорания преобразуется в механическую работу.

   
   
   

   Примеры использования ДВС:

   
   
   
   
   • Автомобили
   
   
   • Мотоциклы
   
   
   • Бензопилы
   
   
   • Газонокосилки
   
   
   
   


6. 
   

   Задача на расчет КПД трактора.

   
   
   

   Дано:

   
   
   
   
   • \(P = 30 \text{ кВт} = 30000 \text{ Вт}\) (мощность трактора)
   
   
   • \(m = 15 \text{ кг}\) (масса дизельного топлива)
   
   
   • \(t = 2 \text{ ч} = 7200 \text{ с}\) (время работы)
   
   
   • \(q = 42 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\) (удельная теплота сгорания дизельного топлива)
   
   
   
   
   

   Решение:

   
   
   

   Полезная работа трактора:

   
   $$A_{\text{полезная}} = P cdot t = 30000 \text{ Вт} cdot 7200 \text{ с} = 216 cdot 10^6 \text{ Дж}$$
   
   

   Затраченная энергия от сгорания топлива:

   
   $$Q = q cdot m = 42 cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} cdot 15 \text{ кг} = 630 cdot 10^6 \text{ Дж}$$
   
   

   КПД трактора:

   
   $$eta = \frac{A_{\text{полезная}}}{Q} cdot 100% = \frac{216 cdot 10^6 \text{ Дж}}{630 cdot 10^6 \text{ Дж}} cdot 100% approx 34.3%$$
   
   
   

   Ответ: 34.3%