1. Как экспериментально подтвердить возможность совершения механической работы нагретым паром?
Возможность совершения механической работы нагретым паром подтверждается опытом: если нагреть пробирку с водой, закрытую пробкой, пар, образующийся при кипении, увеличит давление внутри. В итоге пробка вылетит, а пар совершит механическую работу. Этот процесс наглядно демонстрирует, как давление пара может быть использовано для создания движения.
2. Какие превращения энергии происходят в опыте, изображённом на рисунке 47?
В данном опыте происходит несколько превращений энергии. Химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию. Тепловая энергия нагревает воду, которая при кипении преобразуется в энергию расширяющегося пара. Наконец, энергия пара превращается в механическую, выбивая пробку.
3. Какие двигатели называют тепловыми?
Тепловыми называют двигатели, которые преобразуют тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива или нагреве, в механическую работу. Примеры таких двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина.
1. Какое преобразование энергии лежит в основе работы тепловых двигателей?
Основой работы тепловых двигателей является преобразование тепловой энергии в механическую. Тепло передается рабочему телу (например, пару или газу), которое расширяется и приводит в движение механизмы.
2. Можно ли механическую энергию полностью превратить во внутреннюю?
Механическую энергию можно полностью превратить во внутреннюю, например, при торможении, когда движение тела прекращается, а энергия переходит в теплоту. Однако обратное преобразование внутренней энергии в механическую полностью невозможно из-за ограничений, связанных с потерями энергии и законом сохранения энергии.
1. Керосин какой массы надо сжечь, чтобы выпарить 100 г воды, взятой при температуре 50 °C?
Масса керосина для испарения воды: q_керосина = 46 * 10^6 Дж/кг c = 4200 Дж/(кг·°C) L = 2.3 * 10^6 Дж/кг m_воды = 0.1 кг t1 = 50 °C, t2 = 100 °C Q1 = m_воды * c * (t2 - t1) = 0.1 * 4200 * (100 - 50) = 21000 Дж Q2 = m_воды * L = 0.1 * 2.3 * 10^6 = 230000 Дж Q = Q1 + Q2 = 21000 + 230000 = 251000 Дж
m_керосина = Q / q_керосина = 251000 / (46 * 10^6) ≈ 0.00546 кг = 5.46 г
Ответ: для выпаривания 100 г воды нужно сжечь около 5.46 г керосина.
2. На какую высоту можно поднять груз массой 100 кг за счёт энергии, выделенной при сгорании 10 г керосина?
Высота подъёма груза: m_груза = 100 кг m_керосина = 0.01 кг Q = m_керосина * q_керосина = 0.01 * 46 * 10^6 = 460000 Дж h = Q / (m_груза * g) = 460000 / (100 * 9.8) ≈ 469.4 м
Ответ: груз можно поднять на высоту около 469.4 м.