Какова масса выкипевшей воды, если в алюминиевой кастрюле массой 0,3 кг находится вода объёмом 0,4 л и лёд массой 300 г при температуре 0 °С, и кастрюлю нагревают на электроплитке мощностью 900 Вт в течение 30 мин с КПД 50 %?

Физика 10 класс Теплообмен и фазовые переходы масса воды масса льда нагрев кастрюли мощность электроплитки КПД нагрева физика термодинамики выкипевшая вода расчет массы воды Новый

Привет! Давай разберемся с задачей шаг за шагом.

Сначала найдем, сколько энергии мы получим от электроплитки. Мощность плитки 900 Вт, а время нагрева 30 минут. Но сначала нужно перевести время в секунды:

• 30 минут = 30 * 60 = 1800 секунд.

Теперь вычислим общее количество энергии:

• Энергия = мощность * время = 900 Вт * 1800 с = 1620000 Дж.

Но у нас КПД 50%, значит, полезная энергия будет:

• Полезная энергия = 1620000 Дж * 0.5 = 810000 Дж.

Теперь давай посчитаем, сколько энергии нужно, чтобы растопить лёд и нагреть воду до 100 °С, а затем, сколько энергии нужно для кипения воды.

1. Энергия для растапливания льда:
   • Масса льда = 300 г = 0.3 кг.
   • Скрытая теплота плавления льда = 334000 Дж/кг.
   • Энергия = 0.3 кг * 334000 Дж/кг = 100200 Дж.
2. Энергия для нагрева воды до 100 °С:
   • Объем воды = 0.4 л = 0.4 кг (поскольку плотность воды 1 кг/л).
   • Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/(кг*°C).
   • Энергия = 0.4 кг * 4200 Дж/(кг*°C) * (100 °C - 0 °C) = 168000 Дж.
3. Энергия для кипения воды:
   • Скрытая теплота парообразования = 2260000 Дж/кг.
   • Энергия = m * 2260000 Дж/кг, где m - масса выкипевшей воды.

Теперь сложим энергии для растапливания льда и нагрева воды:

• 100200 Дж (для льда) + 168000 Дж (для нагрева) = 268200 Дж.

Теперь вычтем это из полезной энергии:

• Остаток энергии = 810000 Дж - 268200 Дж = 541800 Дж.

Теперь можем найти массу выкипевшей воды:

• 541800 Дж = m * 2260000 Дж/кг.
• m = 541800 Дж / 2260000 Дж/кг ≈ 0.24 кг.

Итак, масса выкипевшей воды примерно 0.24 кг. Надеюсь, это поможет!