Номер 919, страница 99 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 37. Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. КПД теплового двигателя - номер 919, страница 99.

Решение.

Дано:

Материал заготовки - железо
Масса заготовки, $m = 300$ г
Изменение температуры, $\Delta T = 200$ °C
Удельная теплоемкость железа, $c \approx 460 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$ (справочное значение)

Перевод в систему СИ:
$m = 300 \text{ г} = 0.3 \text{ кг}$

Найти:

Работу внешних сил, $A'$.

Решение:

При обработке железной заготовки над ней совершается механическая работа внешними силами. Эта работа приводит к увеличению внутренней энергии заготовки, что проявляется в ее нагревании.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($\text{Q}$), и работы, совершенной над системой внешними силами ($A'$):

$\Delta U = Q + A'$

По условию задачи, нагрев происходит в результате обработки, то есть совершения работы. Будем считать, что теплообмен с окружающей средой отсутствует ($Q=0$). В этом случае вся работа внешних сил переходит в изменение внутренней энергии заготовки:

$A' = \Delta U$

Изменение внутренней энергии тела при нагревании (без изменения его агрегатного состояния) вычисляется по формуле:

$\Delta U = c \cdot m \cdot \Delta T$

где $\text{c}$ – удельная теплоемкость вещества, $\text{m}$ – масса тела, $\Delta T$ – изменение его температуры.

Следовательно, работа внешних сил равна изменению внутренней энергии:

$A' = c \cdot m \cdot \Delta T$

Подставим числовые значения и произведем расчет:

$A' = 460 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 0.3 \text{ кг} \cdot 200 \text{ °C} = 27600 \text{ Дж}$

Результат можно выразить в килоджоулях, разделив на 1000:

$27600 \text{ Дж} = 27.6 \text{ кДж}$

Ответ: работа, совершенная внешними силами при обработке заготовки, равна 27600 Дж (или 27.6 кДж).