В алюминиевой кастрюле массой 0,2 кг находится вода объемом 0,5 литров и лёд массой 200 грамм при температуре 0 градусов. Кастрюлю нагревают на электроплитке мощностью 600 Ватт в течение 30 минут. Сколько воды выкипело, если КПД плитки составляет 50%?

Физика 8 класс Теплопередача и калориметрия физика 8 класс алюминиевая кастрюля масса 0,2 кг вода объем 0,5 литров лёд 200 грамм температура 0 градусов нагрев электроплитка мощность 600 Ватт время 30 минут выкипело КПД 50% Новый

Давайте решим задачу о том, сколько воды выкипело из кастрюли, которую мы нагреваем. Начнем с того, что нам нужно рассчитать количество энергии, которое мы можем использовать для нагрева воды и кастрюли.

Шаг 1: Рассчитаем полное количество энергии, которое выделит электроплитка.

• Мощность плитки: 600 Ватт.
• Время нагрева: 30 минут, что равно 30 * 60 = 1800 секунд.
• Энергия, выделяемая плиткой, рассчитывается по формуле: A = P * t = 600 Вт * 1800 с = 1080000 Дж.

Шаг 2: Учитываем КПД плитки.

• КПД плитки составляет 50%, то есть только половина этой энергии пойдет на нагревание.
• Следовательно, полезная энергия, использующаяся для нагрева, будет: A полезная = 1080000 Дж * 0,5 = 540000 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем теплоту, необходимую для нагрева воды и кастрюли.

• У нас есть алюминиевая кастрюля массой 0,2 кг.
• Объем воды - 0,5 литров, это эквивалентно 0,5 кг (поскольку плотность воды около 1 кг/л).
• Также у нас есть лёд массой 200 грамм (0,2 кг), который мы сначала должны превратить в воду и нагреть.

Теперь рассчитаем теплоту, необходимую для нагрева:

• Теплота на нагрев кастрюли: Q1 = c1 * m1 * ΔT. Для алюминия c1 = 930 Дж/(кг·°C). Теплота на нагрев кастрюли до 100°C: Q1 = 930 Дж/(кг·°C) * 0,2 кг * (100 - 0)°C = 18600 Дж.
• Теплота на нагрев льда до 0°C: Q2 = L * m2, где L - теплота плавления льда (L = 334000 Дж/кг). Q2 = 334000 Дж/кг * 0,2 кг = 66800 Дж.
• Теплота на нагрев воды до 100°C: Q3 = c2 * m3 * ΔT, где c2 = 4200 Дж/(кг·°C). Q3 = 4200 Дж/(кг·°C) * 0,5 кг * (100 - 0)°C = 210000 Дж.

Шаг 4: Суммируем теплоты.

Общее количество теплоты, необходимое для нагрева кастрюли, льда и воды:

Q общ = Q1 + Q2 + Q3 = 18600 Дж + 66800 Дж + 210000 Дж = 294400 Дж.

Шаг 5: Рассчитаем оставшуюся энергию.

Теперь мы знаем, сколько энергии у нас есть и сколько нам нужно для нагрева:

Остаток энергии = Энергия плитки - Q общ = 540000 Дж - 294400 Дж = 245600 Дж.

Шаг 6: Рассчитаем, сколько воды можно превратить в пар.

Теперь, используя остаток энергии, мы можем рассчитать, сколько воды выкипело. Для этого используем теплоту парообразования:

• Латентная теплота парообразования L = 2260000 Дж/кг.
• Масса воды, которая может быть превращена в пар: m = Q остав / L = 245600 Дж / 2260000 Дж/кг ≈ 0,108 кг или 108 грамм.

Ответ: В результате, из кастрюли выкипело примерно 108 грамм воды.