C 273,15, T 273,15, 1 1 C 1 50 C 273,15 K 50K 323,15K 50K 373,15K C 40 C 40 K

Transcript

1 1 Zadatak temperatura K- C Telo A se nalazi na temperaturi 50 C i zagreje se za 50 K. Telo B se nalazi na temperaturi 313 K.i zagreje se za 40 C. Koje je telo toplije posle zagravanja i kolika je razlika temperatura meďu njima (u Kelvinima). t 1 1 C 273,15, T 273,15, 1 1C T K K C K t C C K t K 1 TA TA0 TA 50C 273,15K 50K 323,15K 50K 373,15K C t 40C 40 K T T T 313K 40K 353 K T T B B0 B A B 1. zadatak Metalni štap se izduži za 0,2% pri povišenju svoje temperature za 85 K. Koliki je temperaturski koeficijent širenja metala od koje je načinjen štap? l/l 1 =0,2% t= 85 K =? l 2 =l 1 (1+ t) l 2 = l 1 +l l 2 = l 1 +0,2% l 1 za uže intervale t

2 2 2. zadatak Metalna šipka ima dužinu od 1m na 0 C. Koliko je relativno izduženje metalne šipke ako je ona zagrejana do temperature od 343,15 K? Linearni koeficijent termičkog širenje materijala od koga je načinjena šipka iznosi / C. Rešenje : Njeno izduženje iznosi ( ) ( ) l(t)=l(0)(1+ (t-0 )) l(t)=l 0 (1+ t) l dužina štapa na temperaturi t l 0 prvobitna dužina štapa na 0 3. zadatak Stakleni balon poveća svoju zapreminu za 0,2% pri povišenju temperature za 74K. Koliki je temperaturski koeficijent zapreminskog širenja stakla γ od koje je načinjen balon? Koliki je temperaturski koeficijent linearnog širenja α ovog stakla? Resenje V 2 =V 1 (1+ t) =3 = K -1 l 2 =l 1 (1+ t) S 2 =S 1 (1+ t) V 2 =V 1 (1+ t) =2 =3

3 Zadatak 3a. Čeliči rezervoar za gorivo automobila, zapremine 60 litara, je napunjen do vrha na temperaturi 15 C i nije zatvoren. Koliko benzina će se preliti iz rezervoara ako temperatura poraste na 35 C? koeficijent zapreminskog širenja čelika i benzina r = / C, b = / C 3 R: V=1,1 l 4. zadatak Stakleni balon napunjen do vrha, sadrži na temperature t 1 =20 C masu od 680g žive. Koliko će grama žive iscureti ako se balon zagreje do t 2 =100 C Koeficijent linearnog termičkog širenja stakla α s = K -1, a koeficijent zapreminskog termičkog širenja Hg =1, K -1, gustina žive je 13,6g/cm 3 Rešenje: na papiru m=8,6g

4 4 5. zadatak Odrediti gustinu smese koja se sastoji iz 4 g vodonika i 32 g kiseonika na temperaturi od 7 C i pritisku 93kPa. Poznate su molarne mase M vodonika =2 g/mol i M kiseonika = 32 g/mol, univerzalna gasna konstanta je 8,314 J/(molK). =0,479kg/m 3 Daltonov zakon: pritisak koji vrši smeša gasova = zbiru parcijalnih pritisaka gasova koje čine smešu p = p 1 + p 2 m =m 1 +m 2 6. zadatak Cilindrični sud zatvoren sa obe strane podeljen je na dva jednaka dela klipom koji može da klizi bez trenja. U obe polovine cilindra nalazi se vazduh jednakih temperatura i pod istim pritiscima. Za koliko će se pomeriti klip ako se vazduh u jednoj polovini cilindra dovede na temperaturu t 1 =17 C a u drugoj polovini cilindra na temporaturu t 2 = - 13 C? Dužina cilindra iznosi l = 40cm. Smatrati da su zidovi cilindra i klip od materijala koji ne provodi toplotu, i debljinu klipa zanemariti. R: na papiru x=1,1cm, u desno 7. zadatak Dva balona su meďusobno spojena preko jedne slavine. U prvom balonu se nalazi gas pod pritiskom p 1 =10 5 Pa, u drugom balonu je isti gas pod pritiskom p 2 =0, Pa. Zapremina prvog balona iznosi V 1 =2 litra, a drugog V 2 =8 litara. Koliki će se pritisak uspostaviti u balonima posle otvaranja slavine? Smatrati da se temperatura gasa ne menja. R: na papiru p=60 kpa

5 5 8. zadatak U balonu zapremine 12 l nalazi se masa 1,5 kg azota na temperaturi 327 C. Koliki će biti pritisak p 2 u balonu pri temperaturi 127 C, ako se iz njega ispusti 50 % azota? Molarna masa azota je 28 g/mol, a univerzalna gasna konstanta 8,314 J/molK. R: p 1 =22,27 MPa, p 2 =7,42 MPa 9. zadatak Srednja kinetička energija translatornog kretanja molekula nekog gasa je J, pritisak gasa je Pa. Koliko molekula ima u 1cm 3 gasa. Ukupan pritisak na zidove suda 10. zadatak Za zagrevanje predmeta od gvožďa utrošena je količina toplote od 1, J. Kolika je promena njegove zapremine? Gustina gvožďa je 7, kg/m 3, a koeficijent linearnog širenja 1, C -1, specifični toplotni kapacitet c =4, J/kgK. R> 11. zadatak U cilindru sa pokretnim klipom nalazi se 5 molova azota. Za

6 6 koliko se promeni unutrašnja energija gasa ako se on zagreje za 127 C? Univerzalna gasna konstanta je 8,314 J/molK a broj stepeni slobode dvoatamnog gasa je i = 5. Proces zagrevanja se vrši pri p = const. Rešenje: n=5mol, i=5 T=127 C=127K Kako je po prvom principu termodinamike molarna specifična toplota pri p=const, C p =Mc p [J/mol K] masena specifična toplota pri p=const c p [ J/kg K ] ( ) ( ) zadatak Kolika je toplota potrebna da se u aluminijumskom loncu m=200g ugreje 2,5litara vode od 20 C do ključanja? Masene specifične toplote c Al =920 J/kgK, c H2O =4170 J/kg K? R: V=2,5 litara, m= H2O V =2,5kg Q=Q Al +Q H2O = 847,36 kj 12.2 zadatak

7 7 U 1 litar vode na temperaturi 10 C ubačena su dva komada metala, jedan od gvožďa, mase 300g i temperature 573 K, a drugi od cinka mase 500g i temperature 423 K. Kolika je nova temperatura vode- t S? c Fe =482 J/kg K, c Zn =390 J/kg K, c H2O =4190 J/kg K R: t 1 =573 K, t 2 =423 K, t 3 =10 C=283K t S =? Q Fe = m Fe c Fe (t 1 -t s ), Q Zn = m Zn c Zn (t 2 -t s ), Q H2O = m H2O c H2O (t s -t 3 ) Q=0 Q H2O =Q Fe +Q Zn t s =25,38 C 13. zadatak 9Zbirka Tenoloski.st19.br3. Kiseonik molarne mase M=32g/mol zagreva se u cilindru sa pokrenim klipom, pri stalnom pritisku, od temperature t 1 =20, do t 2 =110, pri čemu izvrši rad A=3000J. Molarna specifična toplota kiseonika pri stalnoj zapremini iznosi C V =20 J/molK, R=8,314 J/molK. Odrediti: a. masu kiseonika koja se nalazi u cilindru, b. promenu unutrašnje energije gasa i c. dovedenu količinu toplote R: m=128,3g ; U 2 -U 1 =7216,88J ; Q 12 =10216,88J;

8 8 14. zadatak Zbirka Teh.st19.br3. U cilindru sa pokretnim klipom, zapremine V 1 =2l nalazi se kiseonik na pritisku p 1 =10 5 Pa. Usled zagrevanja njegova zapremina se poveća 2 puta, pri čemu pritisak ostaje konstantan. Molarna masa kiseonika je M=32g/molK, univerzalna gasna konstanta je R=8,314 J/molK. Odrediti količinu toplote koju primi gas. R: V 1 =2l p 1 =10 5 Pa V 2 =2 V 1 M=32g/mol K R=8,314 J/molK Proces je izobarski p=const, za dvoatomski gas C p =R(j+2)/ zadatak U početku izohorskog procesa vodonik mase m=1 kg nalazi se na temperaturi T 1 =300K. HlaĎenjem se njegov početni pritisak smanji 3 puta, zatim se vodonik širi izobarski do temperature koja je jednaka početnoj. Izračunati rad A koji izvrši gas, ako je njegova krajnja temperatura jednaka početnoj! Molarna masa vodomika M=0,002kg/mol. 16. Voda, mase m 1 = 200 g i temperature t 1 = 80 C, pomeša se sa vodom, mase m 2 = 400 g i temperature t 2 =10 C. Kolika je temperatura mešavine?

9 9 Grafik promene temperature 1g leda u zavisnosti od energije koja mu je predata. Led je bio na početku na -30C a na kraju je prešao u paru na 120C