В алюминиевой кастрюле массой 0,3 кг находится вода массой 0,5 кг и лед массой 90 г при температуре 0 °С.

а) Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести содержимое кастрюли до кипения?

б) Какое количество теплоты поступало к кастрюле в единицу времени и какая часть тепла не использовалась, если нагревание длилось 10 мин? Мощность нагревателя 800 Вт.

в) Какая часть воды выкипит, если нагревание проводить в 2 раза дольше?

дано: m1=0.3 кг c1=920 Дж/кгС m2=0.5 кг c2=4200 Дж/кгС m3=90 г=0.09 кг λ=330000 Дж/кг to=0 t=100C Δт=10 мин=600 с L=2260000 Дж/кг

решение: a) Q=Q1+Q2+Q3 - теплота, нужная для доведения до кипения, где Q1-теплота на нагревание кастрюли и воды до 100 С, Q2-теплота на плавление льда, Q3-теплота на нагревание образовавшейся воды из льда до 100 С

Q1=c1m1 (t-to) + c2m2 (t-to) = c1m1t+c2m2t=920*0.3*100+4200*0.5*100 = 237600 Дж

Q2=λm3=330000*0.09=29700 Дж

Q3=c2m3t=4200*0.09*100=37800 Дж

Q=237600+29700+37800=305100 Дж

б) q=Q/Δт=305100/600=508.5 Дж - теплота в единицу времени

A=PΔт=800*600=480000 Дж - теплота, выделенная нагревателем

Qпотерь=A-Q=480000-305100=174900 Дж

в) A=2PΔт=960000 Дж - теплота, выделяемая нагревателем

теплота потерь увеличится в два раза, т. е. Qпотерь1=2Qпотерь=2*174900=349800 Дж

тогда система получит Q3=A-Qпотерь1=960000-349800=610200 Дж

теплота на выкипание равна Q4=Q3-Q=610200-305100=305100 Дж

Q4=Lm

m=Q4/L=305100/2260000=0.135 кг

m / (m2+m3) = 0.135 / (0.5+0.09) = 0.229