В алюминиевой кастрюле массой 0,3 кг находится вода массой 0,5 кг и лед массой 90 г при...

Question

В алюминиевой кастрюле массой 0,3 кг находится вода массой 0,5 кг и лед массой 90 г при температуре 0 °С.

а) Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести содержимое кастрюли до кипения?

б) Какое количество теплоты поступало к кастрюле в единицу времени и какая часть тепла не использовалась, если нагревание длилось 10 мин? Мощность нагревателя 800 Вт.

в) Какая часть воды выкипит, если нагревание проводить в 2 раза дольше?

Answer 1

дано: m1=0.3кг c1=920Дж/кгС  m2=0.5кг  c2=4200Дж\кгС m3=90г=0.09кг  λ=330000Дж/кг to=0  t=100C  Δт=10мин=600с  L=2260000Дж/кг

решение: a) Q=Q1+Q2+Q3 - теплота, нужная для доведения до кипения,где  Q1-теплота на нагревание кастрюли и воды до 100 С, Q2-теплота на плавление льда, Q3-теплота на нагревание образовавшейся воды из льда до 100 С

Q1=c1m1(t-to)+c2m2(t-to)=c1m1t+c2m2t=920*0.3*100+4200*0.5*100= 237600 Дж

Q2=λm3=330000*0.09=29700 Дж

 Q3=c2m3t=4200*0.09*100=37800 Дж

 Q=237600+29700+37800=305100 Дж

б)q=Q/Δт=305100/600=508.5 Дж - теплота в единицу времени

A=PΔт=800*600=480000Дж - теплота, выделенная нагревателем 

Qпотерь=A-Q=480000-305100=174900 Дж

в)A=2PΔт=960000 Дж - теплота, выделяемая нагревателем

теплота потерь увеличится в два раза, т.е. Qпотерь1=2Qпотерь=2*174900=349800 Дж

тогда система получит Q3=A-Qпотерь1=960000-349800=610200 Дж

теплота на выкипание равна Q4=Q3-Q=610200-305100=305100 Дж

Q4=Lm

m=Q4/L=305100/2260000=0.135 кг

m/(m2+m3)=0.135/(0.5+0.09)=0.229