Przemiany Energii W Zjawiskach Cieplnych Zadania I Odpowiedzi

Witaj! Przygotujmy się razem do egzaminu z przemian energii w zjawiskach cieplnych! Będzie to podróż przez zadania i odpowiedzi. Pokażę Ci, jak krok po kroku rozwiązywać typowe problemy. Gotowy?

Podstawowe Pojęcia

Najpierw, kilka kluczowych definicji. Pamiętaj o nich!

Energia Wewnętrzna

To suma energii kinetycznej i potencjalnej wszystkich atomów i cząsteczek w ciele. Oznacza to ruch i wzajemne oddziaływania. Zrozum to!

Ciepło

To energia przekazywana między ciałami o różnych temperaturach. Przepływa od ciała cieplejszego do chłodniejszego. To bardzo ważne!

Praca

To energia przekazywana, gdy siła przesuwa ciało. W kontekście termodynamiki, np. zmiana objętości gazu. Zapamiętaj!

Pierwsza Zasada Termodynamiki

Mówi, że zmiana energii wewnętrznej układu (ΔU) równa się sumie ciepła (Q) dostarczonego do układu i pracy (W) wykonanej nad układem. Czyli: ΔU = Q + W. Proste!

Typowe Zadania i Rozwiązania

Przejdźmy teraz do konkretnych zadań. Zobaczysz, jak stosować te pojęcia w praktyce.

Zadanie 1: Ogrzewanie Wody

Ile energii (ciepła) potrzeba, aby ogrzać 2 kg wody od 20°C do 80°C? Ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg·°C).

Rozwiązanie:

Używamy wzoru: Q = mcΔT, gdzie:

• Q - ciepło
• m - masa (2 kg)
• c - ciepło właściwe (4200 J/(kg·°C))
• ΔT - zmiana temperatury (80°C - 20°C = 60°C)

Podstawiamy: Q = 2 kg * 4200 J/(kg·°C) * 60°C = 504000 J = 504 kJ.

Odpowiedź: Potrzeba 504 kJ energii.

Zadanie 2: Praca Wykonana Przez Gaz

Gaz rozpręża się izobarycznie pod ciśnieniem 2 * 10⁵ Pa, zwiększając swoją objętość o 0.05 m³. Oblicz pracę wykonaną przez gaz.

Rozwiązanie:

Praca przy rozprężaniu izobarycznym: W = pΔV, gdzie:

• W - praca
• p - ciśnienie (2 * 10⁵ Pa)
• ΔV - zmiana objętości (0.05 m³)

Podstawiamy: W = 2 * 10⁵ Pa * 0.05 m³ = 10000 J = 10 kJ.

Odpowiedź: Gaz wykonał pracę 10 kJ.

Zadanie 3: Zmiana Energii Wewnętrznej

Do układu dostarczono 500 J ciepła, a układ wykonał pracę 200 J. Oblicz zmianę energii wewnętrznej układu.

Rozwiązanie:

Z pierwszej zasady termodynamiki: ΔU = Q - W (praca wykonana *przez* układ jest ujemna).

Podstawiamy: ΔU = 500 J - 200 J = 300 J.

Odpowiedź: Energia wewnętrzna układu wzrosła o 300 J.

Zadanie 4: Mieszanie Wody

Zmieszano 1 kg wody o temperaturze 20°C z 2 kg wody o temperaturze 80°C. Oblicz temperaturę końcową mieszaniny. Zakładamy, że nie ma strat ciepła.

Rozwiązanie:

Ciepło oddane przez ciepłą wodę = ciepło pobrane przez zimną wodę.

m₁c(T_k - T₁) = m₂c(T₂ - T_k), gdzie:

• m₁ = 1 kg, T₁ = 20°C
• m₂ = 2 kg, T₂ = 80°C
• T_k - temperatura końcowa (szukana)
• c - ciepło właściwe wody (się skraca)

1 kg * (T_k - 20°C) = 2 kg * (80°C - T_k)

T_k - 20°C = 160°C - 2T_k

3T_k = 180°C

T_k = 60°C

Odpowiedź: Temperatura końcowa mieszaniny wynosi 60°C.

Porady Egzaminacyjne

Kilka wskazówek, które pomogą Ci zdać egzamin!

• Czytaj uważnie treść zadania. Zwróć uwagę na jednostki!
• Zapisuj wzory, których będziesz używać. To ułatwia!
• Sprawdzaj jednostki w obliczeniach. Czy wszystko się zgadza?
• Pisz czytelnie. Egzaminator musi zrozumieć, co robisz!
• Nie panikuj! Skup się i rozwiązuj krok po kroku.

Podsumowanie

Podsumowując:

• Energia wewnętrzna to suma energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek.
• Ciepło to energia przekazywana na skutek różnicy temperatur.
• Praca to energia przekazywana przez siłę przesuwającą ciało.
• Pierwsza zasada termodynamiki: ΔU = Q + W.
• Q = mcΔT (ciepło potrzebne do zmiany temperatury).
• W = pΔV (praca przy rozprężaniu izobarycznym).

Pamiętaj o tych wzorach i definicjach. Ćwicz rozwiązywanie zadań. Powodzenia na egzaminie! Wierzę w Ciebie!