Дано:
n1 = 8,
t1 = 10°С,
n2 = 5,
t2 = 80°С;
Найти: t - ?
Напишем уравнение теплового баланса:
Q1 = Q2,
где
Q1 = m1 * c * (t - t1) - количество тепла, полученное более холодной водой,
Q2 = m2 * c * (t2 - t) - количество тепла, отданное более теплой водой;
Здесь
m1 = ρ * V1 = ρ * n1 * V - масса холодной воды,
m2 = ρ * V2 = ρ * n2 * V - масса горячей воды;
V - объем полного стакана;
Подставим эти выражения в наше уравнение:
ρ * n1 * V * c * (t - t1) = ρ * n2 * V * c * (t2 - t);
Проведем сокращения:
n1 * (t - t1) = n2 * (t2 - t);
8 * t - 8 * 10 = 5 * 80 - 5 * t;
t = 480/13 = 36.9°С.
Подведенная теплота
Q= 75 кДж
Согласно Уравнению Менделеева - Клайперона
PV ~ T
Откуда
Tк/Тн = 10/8 = 1,25
Температура выросла , внутренняя энергия тоже выросла.
Подведенное тепло Q пошло на производство работы A и увеличение внутренней энергии dU.
Q=A+dU
Политропный процесс
P*V^n = const
Откуда
n = ln(1/8)/ln(1/10) = 0,903
Доля теплоты, расходуемая на работу равна
A/Q = (k-1)/(k-n)= 0,4 / 0,497 = 0,805
(где k - показатель адиабаты , для воздуха 1,4)
Доля теплоты, расходуемая на увеличение внутренней энергии равна
dU/Q = (n-1)/(n-k) = 0,097/0,497 = 0,195
Работа
A = 0,805 * 75 = 60,4 кДж
Изменение внутренней энергии
dU = 0,195 * 75 = 14,6 кДж
