Сколько времени нужно нагревать лед массой 2 кг, взятый при -16 градусах Цельсия, на электроплитке мощностью 600 Вт с КПД 75%, чтобы превратить его в кипяченую воду?

Физика 10 класс Тепловые явления нагревание льда время нагрева масса льда температура льда электроплитка мощность КПД электроплитки превращение льда в воду кипячение воды физика тепла расчёт времени нагрева Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассчитать время, необходимое для нагрева льда до кипящей воды. Для этого мы будем использовать несколько шагов:

1. Определим количество теплоты, необходимое для нагрева льда.
• Сначала нужно нагреть лед от -16 °C до 0 °C. Для этого используем формулу:
• Q1 = m * c_лед * ΔT, где:
• m = 2 кг (масса льда),
• c_лед = 2,1 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость льда),
• ΔT = 0 - (-16) = 16 °C (изменение температуры).
• Подставим значения: Q1 = 2 * 2,1 * 16 = 67,2 Дж.
2. Теперь найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда.
• Используем формулу:
• Q2 = m * L, где:
• L = 334000 Дж/кг (латентная теплота плавления льда).
• Подставим значения: Q2 = 2 * 334000 = 668000 Дж.
3. Теперь нагреем получившуюся воду от 0 °C до 100 °C.
• Используем формулу:
• Q3 = m * c_вода * ΔT, где:
• c_вода = 4186 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды),
• ΔT = 100 - 0 = 100 °C.
• Подставим значения: Q3 = 2 * 4186 * 100 = 837200 Дж.
4. Теперь сложим все количество теплоты.
• Q_total = Q1 + Q2 + Q3 = 67,2 + 668000 + 837200 = 1503267,2 Дж.
5. Теперь найдем, сколько времени потребуется для передачи этого количества теплоты.
• Сначала найдем полезную мощность электроплитки:
• P_полезная = P * КПД = 600 Вт * 0,75 = 450 Вт.
• Теперь используем формулу для времени:
• t = Q_total / P_полезная.
• Подставим значения: t = 1503267,2 / 450 ≈ 3330,6 секунд.
• Переведем секунды в часы: 3330,6 / 3600 ≈ 0,925 часа или примерно 55,5 минут.

Ответ: Для нагрева льда массой 2 кг от -16 °C до кипящей воды потребуется примерно 55,5 минут.