В холодный зимний вечер вы пришли домой и почувствовали, что у вас замерзли ноги. Чтобы сделать теплую ванночку для ног, вы налили в ванночку 2 литра холодной воды температурой 20 °C из крана. Сколько кинятка необходимо добавить, чтобы поднять температуру воды до 45 °C? Потерями теплоты на нагрев ванночки пренебречь.

Физика 11 класс Теплота и температурные изменения теплообмен температура воды расчет кинетической энергии физика 11 класс нагрев воды холодная вода теплотворная способность изменение температуры физические процессы Новый

Для решения задачи о том, сколько кинятка необходимо добавить, чтобы поднять температуру воды, воспользуемся принципом сохранения энергии. В данном случае теплота, переданная воде от кинятка, равна теплоте, которую вода должна получить для достижения нужной температуры.

Шаг 1: Определение начальных данных

• Объем воды (V) = 2 литра = 2 кг (принимаем плотность воды равной 1 кг/л)
• Начальная температура воды (T1) = 20 °C
• Конечная температура воды (T2) = 45 °C
• Удельная теплоемкость воды (c) = 4,18 Дж/(кг·°C)
• Температура кинятка (Tк) = 100 °C (предполагаем, что киняток горячий)
• Удельная теплоемкость кинятка (cк) = 2,5 Дж/(кг·°C)

Шаг 2: Расчет теплоты, необходимой для нагрева воды

Теплота, необходимая для нагрева воды, рассчитывается по формуле:

Qвода = m * c * (T2 - T1)

где:

• m - масса воды (2 кг)
• c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(кг·°C))
• T2 - конечная температура (45 °C)
• T1 - начальная температура (20 °C)

Подставляем значения:

Qвода = 2 кг * 4,18 Дж/(кг·°C) * (45 °C - 20 °C) = 2 * 4,18 * 25 = 209 Дж

Шаг 3: Расчет теплоты, переданной от кинятка

Теплота, которую киняток отдает воде, также рассчитывается по аналогичной формуле:

Qкин = mк * cк * (Tк - T2)

где:

• mк - масса кинятка (в кг)
• cк - удельная теплоемкость кинятка (2,5 Дж/(кг·°C))
• Tк - начальная температура кинятка (100 °C)
• T2 - конечная температура воды (45 °C)

Сравниваем теплоты:

Qвода = Qкин

209 Дж = mк * 2,5 Дж/(кг·°C) * (100 °C - 45 °C)

209 Дж = mк * 2,5 * 55

209 Дж = mк * 137,5

Шаг 4: Решение уравнения для нахождения массы кинятка

mк = 209 Дж / 137,5 Дж/кг = 1,52 кг

Заключение

Таким образом, для поднятия температуры 2 литров холодной воды до 45 °C необходимо добавить примерно 1,52 кг кинятка.