Мощность плиты: P = 1 кВт = 1000 Вт.
Начальная температура: t₁ = 10 °C.
Конечная температура (кипение): t₂ = 100 °C.
Удельная теплоёмкость воды (табличное значение): cₓ = 4200 Дж/(кг * °С).
Удельная теплоёмкость алюминия (табличное значение): c = 920 Дж/(кг * °С).
Время нагревания: t = 10 мин = 600 с.
КПД плиты: η = 80% = 0,8.
Масса кастрюли: m = 200 г = 0,2 кг.
Найти нужно массу воды: mₓ - ?
Решение:0. Задача состоит из двух "подзадач". Во-первых нужно определить теплоту, которую за время t плита предоставит системе (кастрюля + вода). Во-вторых надо найти массу воды из формулы теплоты нагревания.
1. Вспомним формулу мощности , выразим из неё работу (обозначим её А₀, т. к. из-за КПД фактическая работа будет ниже, но это далее): A₀ = Pt
2. С учётом КПД работа будет иметь такое значение: A = ηA₀.
3. Работа плиты - это теплота, которую она передаст кастрюле с водой, т. е. A = Q = ηA₀ = ηPt.
4. Теплота нагревания кастрюли с водой, очевидно, включает теплоту нагревания кастрюли и теплоту нагревания воды: Q = Qкастрюли + Qводы, то есть Q = cm(t₂ - t₁) + cₓmₓ(t₂ - t₁).
5. Выразим из (4) массу воды:
6. Получим итоговую формулу из (3), (5):
(кг).
* В формуле (действие 6) символ η заменён на μ, по причине невозможности вставки нужного символа в формулу.
1 - вода, 2 - брусок латуни
Дано:
m1 = 100 г = 0,1 кг
t1 = 25°C
t2 = -50°C
t = 0°C (температура замерзания воды)
c1 = 4200 Дж/кг* °С
c2 = 380 Дж/кг* °С (в разных источниках по-разному - этот вариант более распространенный, но на всякий случай найдите в своем учебнике таблицу удельной теплоемкости веществ и найдите удельную теплоемкость латуни. совпадет - хорошо, не совпадет - напишите значение, перерешаю.)
Найти: m2
Q1 = Q2 (т.к. потерями энергии можно пренебречь)
Q1 = c1m1(t1-t)
Q2 = c2m2(t-t2)
c1m1(t1-t) = c2m2(t-t2)
m2 = (c1m1(t1-t))/(c2(t-t2))
m2 = (4200 Дж/кг* °С * 0,1 кг * 25°С)/( 380 Дж/кг* °С * 50°С) = 10500/19000 = 21/38 ≈ 0,553 кг
ответ: 0,553 кг.
37,5 км/час по идеи наверное