Задачи › Теплопроводность, закон охлаждения Ньютона

Отопление дома дровами

  1. Отопление дома дровами

    «Шаг в будущее» 2017/18, 8 кл.
    4/10

    Для поддержания в доме постоянной температуры \(20^\circ\)C в печку всё время подкладывают дрова. При похолодании температура воздуха на улице понижается на \(15^\circ\)C., и для поддержания в доме прежней температуры приходится подкладывать дрова в 1,5 раза чаще. Определите температуру воздуха на улице при похолодании. Какая температура установилась бы в доме, если бы дрова подкладывали с прежней частотой? Считайте, что мощность теплопередачи от комнаты к улице прямо пропорциональна разности их температур.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Мощность теплопередачи пропорциональна разности температур. Запишите два условия (до похолодания и после) и отношение мощностей; затем повторите рассуждение для прежней частоты дров.

    Ответ

    Температура на улице при похолодании \(-25^\circ\)C; при прежней частоте дров в доме установилась бы \(5^\circ\)C.

    Решение

    Пусть \(t\) — температура воздуха на улице до похолодания, \(T = 20^\circ\)C — температура в доме, \(P\) — мощность теплопередачи. По условию \[P = \alpha (T - t).\] После похолодания при частоте подкладывания дров в 1,5 раза большей мощность нагрева равна \(1{,}5P\), и \[1{,}5P = \alpha \bigl(T - (t - \Delta t)\bigr), \qquad \Delta t = 15^\circ\text{C}.\] Разделив одно уравнение на другое, получаем \(t - \Delta t = T - 3\Delta t = -25^\circ\)C.

    Если бы дрова подкладывали с прежней частотой, то мощность нагрева была бы \(\tfrac{2}{3}\cdot 1{,}5P\), и \[\tfrac{2}{3}\bigl(T - (t - \Delta t)\bigr) = T_0 - (t - \Delta t),\] откуда \(T_0 = 5^\circ\)C.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи