Welcome, Guest. Please login or register.

Autor Subiect: Fenomene termice  (Citit de 4420 ori)

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

Sagoth-sabathan

  • Vizitator
Fenomene termice
« : Ianuarie 03, 2009, 05:16:54 p.m. »
Am inceput sa ma pregatesc pentru faza judeteana la fizica,si am luat subiectele din anii anteriori.Problema suna cam asa:2.   Pe fundul unui vas se află o bucată de gheaţă cu masa m1 = 0,5 kg şi temperatura t1 = - 20 °C. În gheaţă se află o bilă dintr-un aliaj metalic, de masă m2 = 45 g şi volum V2 = 15 cm3. În vas se toarnă apă la temperatura t3 = 100 °C. Iniţial gheaţa se ridică la suprafaţa apei, dar după atingerea echilibrului termic, gheaţa, împreună cu bila din interior ajung din nou la fundul vasului.
 a)   Ce masă de gheaţă  trebuie să se topească pentru ca aceasta împreună cu bila să coboare la fundul vasului?
 b)   Ce masă minimă de apă trebuie introdusă în vas pentru ca gheaţa şi bila din interior să NU rămână pe suprafaţa apei ?
 c)   Ce masă minimă de apă trebuie introdusă în vas pentru a topi toată gheaţa?
Se neglijează capacitatea calorică a vasului şi pierderile de căldură în exterior.
Se dau: densitatea gheţii r1 = 917 kg/m3 , densitatea apei r3 = 1000 kg/m3, căldura latentă specifică de topire a gheţii  lg = 335 kJ/kg, căldura specifică a gheţii c1 = 2100 J/kg.K, căldura specifică a aliajului din care este făcută bila  c2 = 400 J/kg.K şi căldura specifică a apei c3 = 4180 J/kg.K. Rezolvarea:
a)pentru ca bila ajunge pe vasul fundului,greutatea este mai mare decat forta arhimedica.Ga>FA,adica G-FA>FA,G>2FA,m2g>2r1,2v2g,unde r1,2=r1+r2.Acum,partea de calorimetie:in total sunt patru stari.Q1+Q2+Q3=Q4,Q1=m1c1(t-t1)+m2c2(t-t1)=(t-t1)(m1c1+m2c2),Q2=lgm1,Q3=m1c3(t2-t)+m2c2(t2-t)=(t2-t)(m1c3+m2c2),Q4=m3c3(t3-t2).Am facut notatiile t=O grade celsius,t2 temperatura de echilibru.Ecuatia calorimetrica devine:
(t-t1)(m1c1+m2c2)+lgm1+(t2-t)(m1c3+m2c2)=m3c3(t3-t2).mai departe nu mai stiu.
b)bila pluteste in interiorul lichidului,G=FA,m2g=(r1+r3)v2g.aici sunt sigur ca ecuatia calorimetrica nu se schimba.dar nu se stie  temperatura de echilibru,pentru a afla masa de apa.
Atat am putut face din problema asta.vreau niste explicatii pentru rezolvarea completa

HarapAlb

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #1 : Ianuarie 03, 2009, 05:30:19 p.m. »
b)bila pluteste in interiorul lichidului,G=FA,m2g=(r1+r3)v2g.aici sunt sigur ca ecuatia calorimetrica nu se schimba.dar nu se stie  temperatura de echilibru,pentru a afla masa de apa.
Temperatura de echilibru trebuie sa fie mai mica decat zero grade, altfel se topeste gheata.

HarapAlb

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #2 : Ianuarie 04, 2009, 03:16:39 p.m. »
La punctul (a) ai nevoie numai de inegalitatea F_A\leq G (Forta Arhimedica mai mica decat greutatea ghetii+bila), unde

F_A=g\rho_{H_2O}(V_{gheata}+V_2)

G=g(\rho_{gheata}V_{gheata}+m_2)

Le introduci in inegalitate si vei obtine o volum maxim V_{gheata}^\ast. Apoi masa o calculezi facand diferenta dintre volumul initial al ghetii si volumul maxim V_{gheata}^\ast.

Pentru ca apa si gheata sa fie in echilibru, temperatura de echilibru trebuie sa fie zero grade (asta implica Q3=0). In expresia lui Q2 apare masa de gheata care se topeste (determinata la punctul a), si nu masa ei initiala.

La punctul (b) pui conditia Q_4\geq Q_1+Q_2
« Ultima Modificare: Ianuarie 04, 2009, 03:52:48 p.m. de HarapAlb »

Sagoth-sabathan

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #3 : Ianuarie 04, 2009, 04:01:06 p.m. »
ah,ce prostie am putut sa fac,la a) era greutatea bilei+greutatea ghetii.multumesc
« Ultima Modificare: Ianuarie 04, 2009, 04:04:46 p.m. de Sagoth-sabathan »

Sagoth-sabathan

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #4 : Ianuarie 04, 2009, 05:01:54 p.m. »
a)din inegalitate rezulta VGm>Rh2oV2-m2/RG-Rh2o,MGm>RG(Rh2oV2-m2)/RG-Rh2o,MGm>0.0003kg,Mgn=m1-Mgm=0.4997kg.
b)(t-t1)(m1c1+m2c2)+Mgn*lgm<m3c3(t3-t),m3>(t-t1)(m1c1+m2c2)+Mgn*lgm/c3(t3-t),m3>0.09kg,m3>0.1kg

HarapAlb

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #5 : Ianuarie 04, 2009, 05:37:09 p.m. »
Ai grija la unitatile de masura, m2 e dat in grame, iar V2 in centimetri cubi. Mie imi iese Mgm<=330 grame.

Alexu`

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #6 : Ianuarie 04, 2009, 05:45:56 p.m. »
mie mi-a dat ca gheta trebuie sa ai ba masa mai mica decat 331.44*10^-3 kg (la fel ca la HarapAlb)
=> ca mai trebuie sa se topeasca minim 500-330=170g=170*10^-3 kg

Sagoth-sabathan

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #7 : Ianuarie 04, 2009, 07:31:50 p.m. »
pai Mgm>=917(1000*0.000015-0.045)/917-1000.da,intradevar 330 grame.eu faceam calculele cu 0.45 in loc 0.045.de aceea nu iesea.multumesc inca o data

HarapAlb

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #8 : Ianuarie 04, 2009, 09:17:21 p.m. »
Mgm>=917(1000*0.000015-0.045)/(917-1000)
Sensul inegalitatii nu este corect. Mgm, cantitatea de gheata care ramane netopita, trebuie sa fie mai mica decat sau egala cu valoarea de prag, altfel nu se duce la fund.

Alexu`

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #9 : Ianuarie 09, 2009, 08:46:06 p.m. »
o greseala ar putea fi ca densitatea apei de 1000 kg/m^3 e in conditii normale si nu la 100 °C
oricum cred ca ai terminat problema demult ;)

Sagoth-sabathan

  • Vizitator
Re: Fenomene termice
« Răspuns #10 : Ianuarie 16, 2009, 09:59:55 a.m. »
da am terminat-o:D