Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Вода по трубе и растаявший лёд

  1. Вода по трубе и растаявший лёд

    «Шаг в будущее» 2021/22, 9 кл.
    3/10

    На внешних стенках тонкой трубы диаметром \(1\) см намерз слой льда массой \(1\) кг. Температура льда \(0\) °С. Через трубу пропускают воду со скоростью \(1\) м/с при температуре \(100\) °С. Выливаясь из трубы, вода попадает в кювету, туда же капает растаявший лед. Через \(5\) мин лед полностью растаял, и прокачку воды прекратили. Определить температуру содержимого кюветы, после того как оно придет к равновесию. Теплообменом с внешними телами, а также теплоемкостью трубы и кюветы пренебречь. Удельная теплоемкость воды \(4{,}2\) кДж/(кг\(\cdot\)°С). Удельная теплота плавления льда \(330\) кДж/кг. Ответ выразить в °С и округлить до целых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Найдите массу воды, протёкшей за 5 минут, и запишите тепловой баланс: тепло горячей воды идёт на плавление льда и нагрев всей смеси до равновесной температуры.

    Ответ

    \(93\) °С.

    Решение

    За \(5\) мин через трубу протечет вода массой \[M = \rho \frac{\pi d^2}{4} v \tau \approx 23{,}56~\text{кг}.\] Уравнение теплового баланса: \[m(\lambda + c t) = c M (t' - t).\] Отсюда \[t = \frac{c M t' - m \lambda}{c (M + m)} \approx 93~\text{°С}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи