Toplina, prvi zakon termodinamike i rad plina 1. Bojler zapremine

Toplina, prvi zakon termodinamike i rad plina
1. Bojler zapremine 100 litara ima električni grijač 2 kW. Za koliko će se stupnjeva zagrijati voda
u bojleru ako je uključen 1 sat. Zanemarite gubitak topline na okolinu. ( cvode = 4190 J/kg K )
R: 17,2 °C
2. Pri zaustavljanju automobila mase 1500 kg, koji vozi brzinom 30 m/s, kinetička se energija
pretvori u toplinsku. Kočnice automobila (tzv. bubanj) izrađene su od materijala specifičnog
toplinskog kapaciteta 448 J/kg K i svaka od njih četiri ima masu 8 kg. Za koliko poraste
temperatura svake kočnice pri kočenju, pod pretpostavkom da se sva kinetička energija
pretvorila u toplinsku energiju kočnica?
R: 47 °C
3. Tijelo izrađeno iz bakra ( cbakra = 387 J/kg K) ima brzinu 3 m/s. Ako se pri zaustavljanju tijela
zbog trenja 85% kinetičke energije tijela pretvori u toplinsku energiju koju apsorbira tijelo, za
koliko stupnjeva poraste temperatura tijela?
R: 9,9 · 10-3 °C
4. Dva tijela jednakih masa načinjena iz istog materijala imaju temperature od 20 °C i 50 °C. Ako
ih stavimo u kontakt (zanemarite gubitke topline na okolinu) konačna temperatura tijela u °C će
biti:
5. Da bismo grijačem snage 5 kW zagrijali 100 kg vode za 60 °C trebamo grijati vodu 2 sata.
Koliko se pritom energije izgubi na okolinu? Kolika je izgubljena snaga tijekom jednog sata?
(cv = 4200 J/kg K)
R: 1,08 · 107 J; 1,5 kW
6. Posuda sadrži 10 litara jednoatomnog idealnog plina mase 0,02 kg, temperature 50 °C, tlaka
3 · 105 Pa.
a) Koliko molova plina sadrži posuda
b) Kolika je efektivna brzina molekule plina
R: 1,12 mola; 671 m/s
7. Kolika je unutarnja energija jednog mola idealnog plina na temperaturi 300 K?
R: 3741J
8. Pri temperaturi 27 °C efektivan brzina molekula plina iznosi 500 m/s. Kolika je temperatura pri
kojoj molekule imaju dva puta veću efektivnu brzinu?
R: 927 °C
9. Koliki rad obave 4 kmola idealnog plina pri izobarnom procesu kad mu se temperatura povisi
od 80 °C na 180 °C?
10. Zagrijavajući jedan mol idealnog jednoatomnog plina potrošeno je 124,71 J toplinske energije.
Plin se zagrijao od 10 °C do 20 °C. Je li plin zagrijavan pri stalnom tlaku ili stalnom volumenu?
11. Za koliko se promjeni unutarnja energija komada bakra mase 10 kg ako padne s visine 5 m i
pritom se 60% njegove potencijalne energije pretvori u unutarnju energiju? Za koliko se
promijenila temperatura bakra ako je specifični toplinski kapacitet bakra 380 J/kg K?
R: ΔU = 300J; Δt = 0,08K
12. Kada se plinu dovede 5 kJ toplinske energije on se rastegne od volumena 2 litre na volumen 4
litre. Ako se promjena zbivala izobarno pri atmosferskom tlaku 105 Pa izračunajte kolika je
promjena unutarnje energije plina?
13. Koliki je faktor korisnosti toplinskog stroja koji od toplijega spremnika dobiva 2000J toplinske
energije, a hladnijem spremniku predaje 1500J toplinske energije?
R: 25%
14. Toplinski stroj apsorbira 1700J iz toplijega spremnika, a predaje 1200J topline hladnijem
spremniku tijekom svakog ciklusa. a) Koliki se mehanički rad obavi tijekom jednog ciklusa?
b) Kolika je korisnost stroja? c) Kolika je izlazna snaga stroja ako svaki ciklus traje 0,4s?
R: 500J; 29%; 1250W

Download Report