پاسخ به سه سوال:
### سوال 1:
برای تبدیل 20 گرم آب از 0 درجه سانتیگراد به بخار آب 100 درجه سانتیگراد، انرژی مورد نیاز شامل گرم کردن آب و تبخیر آن میباشد. محاسبات عبارتند از:
1. **گرم کردن آب از 0 درجه به 100 درجه**:
- فرمول: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- \( m = 20 \, \text{g} = 0.02 \, \text{kg} \)
- \( c = 4200 \, \text{J/kg°C} \)
- \( \Delta T = 100 - 0 = 100 \, \text{°C} \)
\[
Q_1 = 0.02 \cdot 4200 \cdot 100 = 8400 \, \text{J}
\]
2. **تبخیر آب**:
- فرمول: \( Q = m \cdot L_v \)
- \( L_v = 2250 \, \text{kJ/kg} = 2250000 \, \text{J/kg} \)
\[
Q_2 = 0.02 \cdot 2250000 = 45000 \, \text{J}
\]
3. **مجموع انرژی**:
\[
Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 8400 + 45000 = 53400 \, \text{J}
\]
### سوال 2:
برای پیدا کردن انرژی درونی کاهش یافته توسط گاز، از فرمول زیر استفاده میکنیم:
- دادهها:
- \( P = 2 \times 10^5 \, \text{Pa} \)
- \( V = 10 \, \text{L} = 0.01 \, \text{m}^3 \)
- \( W = 4200 \, \text{J} \)
1. **کار انجام شده روی گاز**:
- کار \( W \) برای گاز داده شده که باید از دست دهد.
2. **انرژی درونی کاهش یافته**:
همان \( \Delta U = -W \) یعنی:
\[
\Delta U = -4200 \, \text{J}
\]
### سوال 3:
برای محاسبه بازده یک ماشین حرارتی، از فرمولهای زیر استفاده میکنیم:
- دادهها:
- چرخه با \( Q_H = 100 \, \text{kJ} \)
- \( T_H = 70 \, \text{°C} = 343 \, \text{K} \)
- برونداد کار \( W = 70 \, \text{kJ} \)
- مدت هر چرخه \( t = 0.5 \, \text{s} \)
1. **بازده ماشین حرارتی (\( \eta \))**:
\[
\eta = \frac{W}{Q_H} \times 100 = \frac{70}{100} \times 100 = 70\%
\]
این توضیحات و محاسبات برای فهمیدن سوالات داده شده و یافتن پاسخ مناسب هستند.
