Чайник и конфорка
5/10В металлический чайник наливают \(V = 1\) л холодной воды, ставят на массивную конфорку электроплиты и включают её. Когда вода через \(t_1 = 15\) минут закипела, в чайник долили ещё 1 литр воды. После повторного закипания воды в чайнике, которое произошло спустя время \(t_2 = 10\) минут после долива, конфорку выключают, а вода в чайнике продолжает кипеть. Оцените массу воды, которая испарится из чайника после выключения конфорки до того, как она остынет. Удельная теплоёмкость воды \(C = 4200\) Дж/(кг\(\cdot{}^\circ\)C), удельная теплота парообразования \(L = 2{,}3\cdot10^6\) Дж/кг. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(m = \dfrac{C\rho V\Delta T}{L}\cdot\dfrac{t_1 - t_2}{t_2} \approx 91\) г.
РешениеВо время нагрева первого литра воды часть энергии, пропорциональная разности времён \(t_1 - t_2\), идёт на разогрев конфорки. Так как через время \(t_1\) вода закипает, то это означает, что к этому моменту времени конфорка полностью разогрелась, и далее всё выделяемое ею тепло будет идти только на нагрев второго литра воды. Поэтому мощность конфорки \[N = \dfrac{C\rho V\Delta T}{t_2},\] а запасённая в ней тепловая энергия \[Q = N(t_1 - t_2) = C\rho V\Delta T\,\dfrac{t_1 - t_2}{t_2}.\] Здесь \(\rho = 1000\) кг/м\(^3\) — плотность воды, \(\Delta T \approx 100\,^\circ\)C. После выключения конфорки вся запасённая в ней энергия пойдёт на испарение воды массой \[m = \dfrac{Q}{L} = \dfrac{C\rho V\Delta T}{L}\cdot\dfrac{t_1 - t_2}{t_2} \approx 91\text{ г}.\]
Похожие задачи
- Соленая вода кипит МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Теплота парообразования воды ВсОШ 1992/2001, 10 кл.
- Скорость пара из носика чайника «Шаг в будущее» 2014/15, 11 кл.
- Кипятильники в кастрюле с водой Курчатов 2019/20, 8 кл.
- Скорость паров тосола «Бельчонок» 2021/22, 8 кл.
- Тепло и Novec IEPhO 2023/24, 8 кл.