Задачи › Испарение и кипение

Чайник и конфорка

  1. Чайник и конфорка

    МОШ 1994/95, 9 кл.
    5/10

    В 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.

    Решение

    Во 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 \[m = \dfrac{Q}{L} = \dfrac{C\rho V\Delta T}{L}\cdot\dfrac{t_1 - t_2}{t_2} \approx 91\text{ г}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи