Как найти температуру смеси физика

---

Задача 1. (Температура смеси)
Смешали (m_{хол}=1 кг ) холодной воды при температуре (t_{хол}=10^0C ) и горячую воду при температуре (t_{гор}=90^0C .)
Температура смеси при этом оказалась равна ( 50^0 C . )
Какова масса горячей воды?

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 2. (Температура смеси)
Смешали (m_х=1 кг ) холодной воды при температуре (t_х=10^0C ) и горячую воду при температуре (t_г=90^0C .)
Температура смеси при этом оказалась равна (Theta=50^0 C . )
Какова масса горячей воды?

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 3. (Температура смеси)
Смешали (m_1=2 кг ) холодной воды при температуре (t_1=5^0C ) и горячую воду при температуре (t_2=95^0C .)
Температура смеси при этом оказалась равна (Theta=80^0 C . )
Какова масса горячей воды?

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 4. (Температура смеси)
Смешали холодную воду при температуре (t_{хол}=0^0C ) и горячую воду массой (m_{гор}=2,5 кг ) при температуре (t_{гор}=95^0C .)
Температура смеси при этом оказалась равна (Theta=10^0 C . )
Какова масса холодной воды?

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 5. (Температура смеси)
Смешали (6 кг) холодной воды при температуре (t_{хол}=10^0C ) с горячей водой массой (m_{гор}=2 кг ) при температуре (t_{гор}=100^0C .)
Найти температуру получившейся смеси

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 6. (Температура смеси)
В кастрюлю, где было 3 кг воды при температуре (20 ^0 C ) долили ( 200 ; грамм ) кипятка.
Найти температуру получившейся смеси

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 7 (температура смеси).
В дачный бассейн, содержащий 1,2 тонны воды при температуре (22^0 C ) добавили (V=300) литров воды, находящейся при
температуре (80 ^0 C )
Какая температула установится в бассейне?
Плотность воды (rho=1000 кг/м^3 )

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Задача 8 (температура смеси).
Смешали 7 литров воды при температуре (19^0 C ) и 13 литров воды при температуре (79^0 C .)
Найти температуру получившейся смеси.

Плотность воды (rho=1000 кг/м^3 )

Показать ответ
    Показать решение
    Видеорешение

---

Онлайн калькулятор поможет рассчитать температуру после смешивания воды, определить изменение температуры холодной и горячей жидкости при смешивании объемов в одной емкости.
Смешивание воды разной температуры — это процесс изменения температуры воды при её объединении в общий объем.

Формула определения итоговой температуры смеси: T_общ = (V_горяч × T_горяч + V_холодн × T_холодн) / (V_горяч + V_холодн)
T — температура жидкости;
V — объём жидкости.

Как найти температуру смеси

Практическое значение имеет определение температуры смеси двух жидкостей. В этом случае рассматривается два варианта. Первый – определение температуры смеси однородных жидкостей. Для этого найдите их массы и начальные температуры, а затем рассчитайте температуру смеси. Второй – смесь разных жидкостей. Тогда для определения ее температуры найдите еще и их удельную теплоемкость.

Вам понадобится

• термометр, весы или мерный цилиндр, таблица удельных теплоемкостей веществ.

Инструкция

Температура смеси однородных жидкостейС помощью весов определите массы смешиваемых жидкостей в килограммах. В случае с водой (наиболее распространенном) можно измерить ее объем в литрах при помощи мерного цилиндра. Количество литров численно равно массе воды в килограммах. Измерьте температуру каждой жидкости в градусах Цельсия. Одна из них будет иметь большую температуру, а другая меньшую. Первая будет отдавать тепло, а другая — забирать. По окончании процесса их температуры сравняются.

Найдите произведение массы более теплой жидкости на ее температуру и сложите ее с произведением массы более холодной жидкости на ее температуру. Полученный результат поделите на сумму масс жидкостей (t=(m1•t1+m2•t2)/(m1+m2)). Результатом будет температура смеси однородных жидкостей. При практическом смешивании нужно максимально нейтрализовать влияние внешних факторов, поэтому смешивание лучше производить в калориметре.

Температура смеси различных жидкостейПеред смешиванием обязательно убедитесь, что оно возможно практически. Например, смешать воду и масло не удастся — масло окажется на поверхности воды. Найдите массы и начальные температуры жидкостей по методике, описанной в предыдущем пункте. В таблице удельных теплоемкостей найдите эти величины для жидкостей, которые смешиваете.

Далее этого произведите следующую последовательность математических действий:- найдите произведение удельной теплоемкости жидкости с большей начальной температурой на ее массу и температуру;
— найдите произведение удельной теплоемкости с меньшей начальной температурой на ее массу и температуру;
— найдите сумму чисел, полученных в пунктах 1 и 2;
— найдите произведение удельной теплоемкости жидкости с большей начальной температурой на значение этой температуры;
— найдите произведение удельной теплоемкости жидкости с меньшей начальной температурой на значение этой температуры;
— найдите сумму чисел, полученных в пунктах 4 и 5;
— поделите число, получившееся в пункте 3 на число, получившееся в пункте 6. t=(с1•m1•t1+с2•m2•t2)/(с1•m1+с2•m2).

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Расчет температуры воды при смешивании

Смешивание воды разной температуры — это процесс изменения температуры воды при её объединении в общий объем.

Формула расчет смеси воды:

TС = (V1*T1 + V2*T2) / (V1 + V2), где

TС — температура смеси
V1 — объем горячей воды
T1 — температура горячей воды
V2 — объем холодной воды
T2 — температура холодной воды

Смотрите также расчет температуры смеси любых жидкостей здесь.

Быстро выполнить эту простейшую математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета температуры воды при смешивании по простой математической формуле. С помощью этого калькулятора в один клик вы сможете выполнить расчет смешивания воды разной температуры.

Определение температуры смеси.

В технике часто приходится иметь дело с объектами или процессами, в которых смешиваются два или более потоков. Потоки могут состоять из разных веществ в разных агрегатных состояниях, иметь разные давления и температуры (например, смешивание воды и пара). Для лучшего перемешивания иногда используется перемешивающее устройство. В частности, для системы, изображенной на рис. 3.15, балансы массы и энергии можно записать так:

Рис. 3.15. Перемешивающее устройство

Пренебрегая изменением кинетической и потенциальной энергии, запишем

Если перемешивание происходит без теплообмена с окружающей средой и без совершения работы, то это выражение упрощается:

Это соотношение можно представить в виде

или, полагая, что теплоемкости постоянны,

Таким образом, зная температуры и потоки масс компонентов на входе, можно определить стационарную температуру потока на выходе.

Например, если два вещества с температурами t_x и t₂, с потоками масс щ, т₂ и удельными теплоемкостями с_{р ср2} соответственно смешиваются при постоянном давлении, то приближенное значение температуры смеси можно найти по формуле

Если система состоит из нескольких таких фрагментов, то ее равновесную температуру приближенно можно рассчитать по формуле

Если выравнивание температур происходит при постоянном объеме, без теплообмена и совершения работы, то баланс энергии в стационарном режиме можно представить в виде равенства

где Е_— энергия компонентов до смешения; Е₂ — энергия после смешения,

В общем случае выполняется равенство

Если известны теплоемкости, температуры и массы компонентов, можно найти приближенное значение равновесной температуры смеси, полагая, что теплоемкости всех компонентов постоянны или используя средние значения теплоемкостей. Расчет температуры смеси в этом случае производится по формуле

В калориметре с адиабатными стенками находится m_w = 800 г воды при температуре t_w = 15°С, теплоемкость воды c_w = 4,19 кДж/ (кг-К). Вода находится в серебряном стакане массой m_s = 250 г, теплоемкость серебра c_s = 0,23 кДж/ (кг-К). В воду бросают кусок алюминия массой т_А = 200 г с температурой t_A = 100°С. После выравнивания температур температура системы равна t_m = 19,2°С. Чему равна теплоемкость алюминия?

Рассмотрим еще один пример.

Охлаждаемый объект находится в холодильнике, при этом из окружающей среды в холодильник за счет градиента температур направлен тепловой поток =50 Вт. Мощность, потребляемая холодильником, составляет W_3J1 = -110 Вт. Чему равен тепловой поток, отводимый из холодильника в окружающую среду Qc q? Насколько изменится температура воздуха в помещении в течение часа работы холодильника, если объем помещения — 40 м 3 , плотность воздуха — 1,2 кг/м 3 , c_v = 0,717 кДж/ (кг-К) и помещение полностью изолировано?

Баланс энергии для стационарного режима работы

В стационарном режиме суммарный поток энергии из холодильника в окружающую среду равен потребляемой мощности. При этом изменение внутренней энергии воздуха в единицу времени равно

Как вычислить температуру смеси

Репетитор
по физике

Репетитор
по физике

Репетитор
по алгебре

Репетитор
по физике

Задачи на определение температуры смеси
(Задачи на уравнение теплового баланса) .

Задача 1. (Температура смеси)
Смешали (m_=1 кг ) холодной воды при температуре (t_=10^0C ) и горячую воду при температуре (t_=90^0C .) Температура смеси при этом оказалась равна ( 50^0 C . )
Какова масса горячей воды?
Показать ответ Показать решение Видеорешение

Составим уравнение теплового баланса:

Разделим на (40) обе части уравнения:

Разделим на (c ) обе части уравнения:

Задача 2. (Температура смеси)
Смешали (m_х=1 кг ) холодной воды при температуре (t_х=10^0C ) и горячую воду при температуре (t_г=90^0C .) Температура смеси при этом оказалась равна (Theta=50^0 C . )
Какова масса горячей воды?
Показать ответ Показать решение Видеорешение

Составим уравнение теплового баланса:

Задача 3. (Температура смеси)
Смешали (m_1=2 кг ) холодной воды при температуре (t_1=5^0C ) и горячую воду при температуре (t_2=95^0C .) Температура смеси при этом оказалась равна (Theta=80^0 C . )
Какова масса горячей воды?
Показать ответ Показать решение Видеорешение

Расчет температуры смеси жидкой фазы груза

Теплота всегда
передается от более теплого тела к менее
теплому, иными словами, от тела с высокой
температурой — к телу с низкой
температурой.

Предположим, что два
вещества смешаны без образования
химической реакции, т. е. не возникает
выделения или поглощения тепла. В этом
случае можно сказать, что переданное
тепло равно теплу полученному. При этом
мы предполагаем, что передачи тепла
окружающей среде не происходит.

Теплота, которую одно
вещество передало другому в процессе
их смешивания, равна теплоте, полученной
другим веществом.

Иными словами, передача
теплоты будет происходить до тех пор,
пока температуры веществ не сравняются.

Такое определение
используется на практике при перевозке
газовой смеси сжиженных пропана и бутана
с разной теплоемкостью и разными
температурами при их смешивании на
борту судна.

В этом случае мы заранее
можем сосчитать температуру смеси
сжиженных газов, зная первоначальные
параметры каждого газа до их смешения.
А зная температуру смеси, мы можем
определить и давление в танке, и плотность
груза.

Прежде всего запишем
в виде формулы уже известное равенство
— теплота полученная равна теплоте
отданной:

m1
• C1
• ΔT1
=
т2
•
c2
•
ΔT2,
(1)

где левая половина
равенства определяет теплоту одной
жидкости, а правая — теплоту другой.
Наиболее просто это можно рассмотреть
на примере.

Пример:
Смешивают 5 кг пропана при температуре
tp
= -40°С и 8 кг бутана при температуре tb
=2°
С. Удельная теплоемкость пропана сp
= 2476 Дж/кг К, а бутана сb
= 2366 Дж/кг К. Определим температуру смеси
газов Тm.

Решение:
Ясно, что Тb
>
Тm
>
Тp
,
и можно записать для пропана

ΔTp
= (Tm-Tp),
a
для бутана ΔТb
= (Tb
—Tm),

Для нашего случая

ΔTp⁼
(Tm
— 233); ΔTb
= (275 — Tm).
Рассчитаем
температуру смеси по формуле (1):

mp
• cp
= ∆Tp

= mb
•cb
• ∆Tb
= 5
• 2476 • (Тm
-233) = 8 • 2366 • (275 —
Тm)
= 12380 • Тm

—
2884540 =

=
5205200 — 18928 • Тm
Отсюда 31308 • Тm
= 8089740, или

Тm
=
8089740 =
258,39 = 258,4 – 273 = -14,6°C

31308

В общем
случае расчет температуры смеси можно
выразить формулой:

ЗАКОН
ДАЛЬТОНА

Закон Дальтона можно
выразить следующим образом:

где pT
—
общее давление смеси газов; pA
+ pB
—
парциальное давление каждого газа; nА
—
количество молей газа А
в объеме; nВ
—
количество молей газа В
в объеме; R
—
универсальная газовая постоянная,
равная 8,314 Дж/(К • моль);
Т
—
абсолютная температура смеси газов; V
—
объем смеси газов, м³.

Давление смеси газов
равно сумме парциальных давлений
каждого из газов, составляющих смесь.

Парциальное давление
— это давление чистого газа (без
примесей) в данном объеме при заданной
температуре.

Для вычисления
давления смеси используют понятия
массовой концентрации газа gi
и молярной концентрации газа ri,

gi
= Gi
/ Gcm
, ri
= ni
/ ncm
,

где Gi
и
Gcm
—
масса газа и масса смеси газов; ni
и
ncm
—
количества вещества газа и смеси газов
(моль).

При перевозке смеси
сжиженных газов важно знать, какое
давление будет в танке при данной
температуре. Это требуется для определения
параметров компрессорной установки.

Рассмотрим несколько
простых методов расчета давления паров,
если известен молярный или весовой
состав смеси, погруженной на борт.

Пример: Судно должно
погрузить смесь газов, состоящую из
100 т пропана и 400 т бутана, температура
смеси составляет —8° С (см. расчет
температуры смеси газов). Давление
насыщенных паров пропана при этой
температуре, определенное по графику
или взятое из таблицы, 3,69 бара. А давление
насыщенных паров бутана при этой же
температуре 0,78 бара. Необходимо
определить давление насыщенных паров
смеси (т. е. общее давление в танке) и
процентный состав газовой фазы над
поверхностью жидкости.

Решение:
Рассчитаем молярное соотношение пропана
и бутана в составе смеси. Для этого
определим моляр­ную массу пропана
C3H8
и
бутана C4H10.
С помощью периодической таблицы
элементов находим, что один атом углерода
имеет массу 12,01115 г/моль, а атом водорода
— 1,00797 г/моль.

Тогда молярная масса
пропана 12,01115 г/моль х 3 = 36,03345 г/моль

+

1,00797
г/моль х 8 = 8,06376 г/моль

44,09721
г/моль = 44,1 г/моль;

молярная масса бутана
12,01115 г/моль х 4 = 48,0446 г/моль

1,00797 г/моль х 10 = 10,0797
г/моль

58,1243
г/моль = 58,1 г/моль.

Теперь определим
количество молей каждого вещества в
смеси. Соотношение масс пропана и бутана

100 : 400; если использовать
не тонны, а граммы, то соотношение
останется тем же самым — 100 : 400. Рассчитаем
количество вещества (молей) из соотношения;

n
= т/Мr, где
n
— число молей; Mr
— молярная масса; m
— масса вещества.

Число молей пропана
100 г : 44,1 г/моль — 2,27 моля;

Число молей
бутана 400
г : 58,1 г/моль = 6,88 моля;

Общее число молей смеси
9,15 моля

Рассчитаем парциальное
давление пропана и бутана, используя
закон Рауля:

Молярный
состав пропана в жидкой фазе:
2,27=
0,248, или 24,8%.

9,15

Молярный состав бутана
в жидкой фазе: 6,88
= 0,752, или
75,2%.

9,15

Парциальное давление
пропана: 0,248 х 3,69 бар = 0,915 бара;

парциальное
давление бутана: 0,752
х 0,78 бар = 0,587 бара.

Давление
насыщенных паров смеси
1,502
бара,

давление в
танке (манометрическое)
≈
0,5 бара.

Состав смеси в газовой
фазе (над поверхностью жидкости) можно
рассчитать следующим образом:

содержание
пропана в газовой фазе: 0,915 бара : 1,502
бара = 0,60
→ 60,9%;

содержание
бутана в газовой фазе: 0,587 бара : 1,502
бара =
0,391 → 39,1%.

Как можно видеть, газ,
всасываемый компрессором в систему
повторного сжижения, состоит на 60,9% из
паров пропана и на 39,1% из паров бутана,
несмотря на то, что в жидкой фазе
содержится всего 24,8% пропана.

Такие
расчеты надо выполнять заранее, чтобы
определить установочное давление для
предохранительных клапанов на танках
(MARVS
— Maximum
Allowed
Relieve
Valve
Setting)
и максимально допустимое давление
конденсации смеси в системе повторного
сжижения, поскольку пропан имеет более
высокое давление конденсации, нежели
бутан.

Следует иметь в виду,
что все газы, перевозимые на судах,
фактически представляют собой смесь
целого ряда различных газов. Например,
промышленный пропан содержит от 95 до
98% пропана, 1—3% этана и около 1% бутана.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  08.02.201656.76 Кб41beklemishev1979_zool_besp.djvu

• #
• #
• #
• #