За какое количество времени выкипит 20% воды после того, как она нагрелась от температуры 20 °C до температуры
Объяснение: Для решения этой задачи, нам нужно использовать удельную теплоемкость воды и удельную теплоту парообразования воды.
Шаг 1: Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды c 20 °C до 100 °C. Мы используем формулу Q = mcΔT, где Q — количество теплоты, m — масса, c — удельная теплоемкость, ΔT — изменение температуры.
Шаг 2: Примем, что масса воды равна 1 кг (это удобно для расчетов). Тогда:
Q1 = mcΔT = 1 кг * 4,2 кДж/кг°C * (100 °C — 20 °C) = 1 кг * 4,2 кДж/кг°C * 80 °C = 336 кДж.
Шаг 3: Теперь найдем количество теплоты, необходимое для парообразования 20% воды. Формула для этого: Q2 = mL, где Q2 — количество теплоты, m — масса, L — удельная теплота парообразования.
Шаг 4: Примем, что масса парообразовавшейся воды составляет 20% от общей массы (то есть 0,2 кг). Тогда:
Q2 = mL = 0,2 кг * 2,3 МДж/кг = 0,2 кг * 2300 кДж/кг = 460 кДж.
Шаг 5: Теперь найдем время, за которое это количество теплоты будет потрачено. Для этого мы используем формулу Q = Pt, где Q — количество теплоты, P — мощность (ватты), t — время (в секундах).
Шаг 6: Поскольку у нас есть время в минутах, преобразуем его в секунды (1 минута = 60 секунд):
t = 10 мин * 60 сек/мин = 600 сек.
Шаг 7: Найдем мощность, используя формулу P = Q/t :
P = (Q1 + Q2) / t = (336 кДж + 460 кДж) / 600 сек = 796 кДж / 600 сек = 1,33 кДж/с.
Шаг 8: Найдем время, за которое выкипит 20% воды, используя формулу Q = Pt :
t = Q2 / P = 460 кДж / 1,33 кДж/сек ≈ 345,86 сек.
Шаг 9: Округлим время до целого значения:
Таким образом, количество времени, за которое выкипит 20% воды, составляет примерно 346 секунд.
Совет: Для решения задач по тепловым процессам важно правильно использовать формулы и правильно учитывать данные, такие как удельные теплоемкость и удельная теплота парообразования. Также обратите внимание на единицы измерения и правильно преобразуйте величины, если это необходимо.
Упражнение: Как изменится количество времени, если мы увеличим мощность электрического чайника в 2 раза? Ответ округлите до целого значения.