Какое время нужно, чтобы довести смесь льда и воды в тонкостенном сосуде до кипения, если масса льда 350 г, масса воды 550 г, а сосуд нагревается горелкой мощностью 1,5 кВт, при этом можно не учитывать потери тепла, удельную теплоёмкость сосуда и испарение воды?

Физика 9 класс Теплопередача и теплообмен время кипения смеси масса льда масса воды мощность горелки Теплоёмкость тонкостенный сосуд физика 9 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассчитать общее количество тепла, необходимое для нагрева смеси льда и воды до температуры кипения, а затем определить время, необходимое для передачи этого количества тепла с помощью горелки.

Шаг 1: Определение начальных условий

• Масса льда (m1) = 350 г = 0,35 кг
• Масса воды (m2) = 550 г = 0,55 кг
• Температура плавления льда = 0 °C
• Температура кипения воды = 100 °C
• Удельная теплоёмкость воды (c) = 4200 Дж/(кг·°C)
• Удельная теплота плавления льда (L) = 334000 Дж/кг
• Мощность горелки (P) = 1,5 кВт = 1500 Вт = 1500 Дж/с

Шаг 2: Расчет тепла, необходимого для плавления льда

Сначала нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления льда:

• Q1 = m1 * L
• Q1 = 0,35 кг * 334000 Дж/кг = 116900 Дж

Шаг 3: Расчет тепла, необходимого для нагрева полученной воды до 100 °C

После плавления льда у нас будет 0,35 кг воды при 0 °C, и нам нужно нагреть её до 100 °C. Также у нас есть 0,55 кг воды, которая уже находится при 100 °C. Поэтому мы будем рассчитывать только нагрев полученной воды:

• Q2 = m1 * c * (T2 - T1)
• где T1 = 0 °C, T2 = 100 °C
• Q2 = 0,35 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (100 °C - 0 °C) = 0,35 * 4200 * 100
• Q2 = 147000 Дж

Шаг 4: Общее количество теплоты

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, необходимое для доведения смеси до кипения:

• Qобщ = Q1 + Q2
• Qобщ = 116900 Дж + 147000 Дж = 263900 Дж

Шаг 5: Расчет времени, необходимого для передачи тепла

Теперь, чтобы найти время, необходимое для передачи этого количества тепла, используем формулу:

• t = Qобщ / P
• t = 263900 Дж / 1500 Дж/с
• t ≈ 175,93 с

Ответ:

Время, необходимое для доведения смеси льда и воды до кипения, составляет примерно 176 секунд.