Номер 1, страница 315 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Вопросы. Параграф 56. Принцип действия холодильных машин и тепловых насосов. Глава 8. Тепловые машины. Второй закон термодинамики. Молекулярная физика и термодинамика - номер 1, страница 315.
№1 (с. 315)
Условие. №1 (с. 315)
скриншот условия

1. Расскажите о физических принципах работы холодильника.
Решение. №1 (с. 315)
Работа холодильника основана на использовании обратного термодинамического цикла, который позволяет переносить тепло от охлаждаемого объекта (внутренней камеры) к окружающей среде с более высокой температурой. Этот процесс требует затрат внешней работы, которую выполняет компрессор. В основе лежат физические явления фазовых переходов вещества (хладагента) и зависимость температуры кипения от давления.
Основные компоненты и их функции
Холодильная установка состоит из четырех ключевых элементов, соединенных в замкнутый герметичный контур, по которому циркулирует хладагент (например, фреон):
- Компрессор – это «сердце» системы. Он всасывает газообразный хладагент низкого давления, сжимает его, значительно повышая его давление и температуру.
- Конденсатор – радиатор, обычно расположенный на задней стенке холодильника. В нем горячий сжатый газ отдает тепло в окружающее пространство и, остывая, конденсируется, превращаясь в жидкость высокого давления.
- Дроссель (капиллярная трубка) – длинная и тонкая трубка, которая создает гидравлическое сопротивление. Проходя через нее, жидкий хладагент резко теряет давление, что приводит к его сильному охлаждению и частичному испарению.
- Испаритель – радиатор, находящийся внутри холодильной или морозильной камеры. В нем холодный хладагент низкого давления кипит и испаряется, активно поглощая тепло из внутреннего объема камеры и от продуктов.
Термодинамический цикл работы
Цикл работы холодильника можно разделить на четыре последовательных этапа:
1. Сжатие. Компрессор забирает из испарителя газообразный хладагент с низкой температурой и давлением и сжимает его. Работа, совершаемая компрессором, приводит к росту давления и температуры газа до 70–80°C.
2. Конденсация. Горячий газ под высоким давлением поступает в конденсатор. Поскольку его температура выше температуры воздуха в комнате, он отдает теплоту ($Q_H$) в окружающую среду. При этом газ охлаждается и конденсируется, переходя в жидкое состояние. Давление остается высоким.
3. Дросселирование. Жидкий хладагент под высоким давлением проходит через узкую капиллярную трубку. В процессе такого адиабатного расширения его давление и температура резко падают. На выходе из трубки хладагент представляет собой холодную парожидкостную смесь.
4. Испарение. Эта холодная смесь поступает в испаритель, расположенный внутри холодильника. При низком давлении температура кипения хладагента очень низка (например, -20°C). Он начинает кипеть, отбирая необходимое для этого количество теплоты ($Q_C$) из внутреннего пространства камеры, тем самым охлаждая ее. Полностью испарившись, хладагент в виде холодного газа низкого давления вновь поступает на вход компрессора, и цикл замыкается.
Физические основы
В основе работы холодильника лежат следующие физические принципы:
- Фазовые переходы: Испарение жидкости — это эндотермический процесс, т.е. он идет с поглощением тепла из окружающей среды. Конденсация пара — экзотермический процесс, идущий с выделением тепла. Холодильник использует эти эффекты: поглощает тепло внутри камеры (испарение) и выделяет его наружу (конденсация).
- Зависимость температуры кипения от давления: Понижая давление, мы понижаем температуру кипения жидкости. В испарителе создается низкое давление, чтобы хладагент кипел при отрицательной температуре. Повышая давление в конденсаторе, мы заставляем его конденсироваться при температуре окружающей среды.
- Второй закон термодинамики: Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому. Для осуществления этого процесса холодильная машина совершает работу $W$ за счет электроэнергии. Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, отданное в комнату, больше количества теплоты, забранной из камеры, на величину совершенной работы: $Q_H = Q_C + W$. Это объясняет, почему задняя стенка работающего холодильника нагревается.
Ответ: Физический принцип работы холодильника заключается в осуществлении непрерывного обратного термодинамического цикла (парокомпрессионного цикла) с помощью хладагента. Ключевыми физическими явлениями являются фазовые переходы (испарение и конденсация) и зависимость температуры кипения вещества от давления. За счет совершения внешней работы компрессором, хладагент испаряется при низком давлении и температуре внутри холодильной камеры, поглощая тепло, а затем сжимается и конденсируется при высоком давлении и температуре снаружи, отдавая поглощенное тепло и теплоту от сжатия в окружающую среду. Таким образом, происходит перенос тепла из холодной среды в теплую, что противоречит естественному ходу процессов и становится возможным только благодаря затраченной работе, в полном соответствии со вторым законом термодинамики.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 1 расположенного на странице 315 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №1 (с. 315), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.