Физика, 10 класс
Десятиклассник Феликс изучал в школьной лаборатории процессы теплообмена. Для этого он привёл в тепловой контакт лёд, взятый при температуре tл=−20∘C, и воду массой 1.5 кг. Результаты наблюдений (зависимости температур веществ от времени) приведены на рисунке. Из‑за своей небрежности Феликс не стал показывать на графике все значения и не стал подписывать все деления на осях.
Удельная теплоёмкость воды cв=4200 Дж/кг⋅∘C, удельная теплоемкость льда cл=2100 Дж/кг⋅∘C, удельная теплота плавления льда λ=330000 Дж/кг. Считайте, что всё тепло, отдаваемое водой, идёт на нагрев льда.
Определите начальную температуру воды. Ответ выразите в градусах Цельсия, округлите до целых.
Что находится в сосуде в момент времени 27 минут?
Только вода
Только лёд
Смесь воды со льдом
Определите среднюю мощность, с которой вода отдавала тепло в эксперименте. Ответ выразите в ваттах, округлите до целых.
Определите массу льда в сосуде в начальный момент времени. Ответ выразите в килограммах, округлите до сотых.
1 Ответ
Решая уравнение, получаем t = (330 000 * 2100) / (4200 — 2100) ≈ 41 градус Цельсия. Округляем до целых — начальная температура воды составляет примерно 40 градусов Цельсия (или 37 градусов по шкале Фаренгейта).
Теперь через 27 минут (это примерно 0,45 часа) лед уже должен быть полностью расплавлен, и вся вода должна была нагреться до температуры плавления льда — до 0 градусов Цельсия. Таким образом, в сосуде находится только вода при температуре 0 градусов Цельсия.
1) Начальная температура воды 40°C.
2)Через 27 минут в сосуде только вода при 0°C.
3)Средняя мощность отдачи тепла водой
(420040+330000)/27 ≈ 6400 Вт.
4)Масса льда в начальный момент 330000/(420040) ≈ 0,18 кг.