№652 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
Решение #1
Решение #2
Решение #3
Решение #4ИИ
Варианты решения:
Дано:
m = 600 г = 0,6 кг,
t₁ = 10 °C,
t₂ = 100 °C,
η = 35% = 0,35,
c = 4200 Дж/(кг·К),
Cколбы = 100 Дж/К,
qспирта = 27·10⁶ Дж/кг,
L = 2,3·10⁶ Дж/кг.
За одну минуту при сгорании 2 г спирта выделяется:
Q₁ = qm = 27·10⁶ · 0,002 = 54 000 Дж.
Полезное количество теплоты:
Qпол = ηQ₁ = 0,35 · 54 000 = 18 900 Дж.
Полезная мощность спиртовки:
P = Qпол / τ = 18 900 / 60 = 315 Вт.
Для нагревания воды и колбы до 100 °C потребуется:
Q = (mc + Cколбы)(t₂ − t₁),
Q = (0,6 · 4200 + 100) · (100 − 10) = 235 800 Дж.
Время нагревания:
τ = Q / P = 235 800 / 315 ≈ 749 с ≈ 12,5 мин.
При кипении полезная энергия расходуется на парообразование:
P = Lm₀,
m₀ = P / L = 315 / (2,3·10⁶) ≈ 1,37·10⁻⁴ кг/с
= 0,137 г/с.
Ответ: вода закипит примерно через 12,5 мин; ежесекундно в пар будет превращаться около 0,14 г воды.
m = 600 г = 0,6 кг,
t₁ = 10 °C,
t₂ = 100 °C,
η = 35% = 0,35,
c = 4200 Дж/(кг·К),
Cколбы = 100 Дж/К,
qспирта = 27·10⁶ Дж/кг,
L = 2,3·10⁶ Дж/кг.
За одну минуту при сгорании 2 г спирта выделяется:
Q₁ = qm = 27·10⁶ · 0,002 = 54 000 Дж.
Полезное количество теплоты:
Qпол = ηQ₁ = 0,35 · 54 000 = 18 900 Дж.
Полезная мощность спиртовки:
P = Qпол / τ = 18 900 / 60 = 315 Вт.
Для нагревания воды и колбы до 100 °C потребуется:
Q = (mc + Cколбы)(t₂ − t₁),
Q = (0,6 · 4200 + 100) · (100 − 10) = 235 800 Дж.
Время нагревания:
τ = Q / P = 235 800 / 315 ≈ 749 с ≈ 12,5 мин.
При кипении полезная энергия расходуется на парообразование:
P = Lm₀,
m₀ = P / L = 315 / (2,3·10⁶) ≈ 1,37·10⁻⁴ кг/с
= 0,137 г/с.
Ответ: вода закипит примерно через 12,5 мин; ежесекундно в пар будет превращаться около 0,14 г воды.
Мощность, выделяемая при сгорании спирта, равна:
P₀ = qm/τ = 27·10⁶ · 0,002/60 = 900 Вт.
С учётом КПД на нагревание воды и колбы расходуется мощность:
Pпол = ηP₀ = 0,35 · 900 = 315 Вт.
Вода и колба нагреваются на:
ΔT = 100 − 10 = 90 °C.
Их общая теплоёмкость составляет:
C = cводыmводы + Cколбы =
= 4200 · 0,6 + 100 = 2620 Дж/К.
Поэтому для достижения температуры кипения требуется:
Q = CΔT = 2620 · 90 = 235 800 Дж.
Отсюда время нагревания:
τ = Q/Pпол = 235 800/315 ≈ 749 с,
то есть примерно 12 мин 29 с.
После начала кипения полезная мощность спиртовки идёт на парообразование. Если удельная теплота парообразования воды L = 2,3·10⁶ Дж/кг, то за одну секунду испаряется:
m = Pпол/L = 315/(2,3·10⁶) ≈ 1,37·10⁻⁴ кг ≈ 0,14 г.
Ответ: вода закипит примерно через 12,5 мин; при кипении каждую секунду в пар превращается около 0,14 г воды.
P₀ = qm/τ = 27·10⁶ · 0,002/60 = 900 Вт.
С учётом КПД на нагревание воды и колбы расходуется мощность:
Pпол = ηP₀ = 0,35 · 900 = 315 Вт.
Вода и колба нагреваются на:
ΔT = 100 − 10 = 90 °C.
Их общая теплоёмкость составляет:
C = cводыmводы + Cколбы =
= 4200 · 0,6 + 100 = 2620 Дж/К.
Поэтому для достижения температуры кипения требуется:
Q = CΔT = 2620 · 90 = 235 800 Дж.
Отсюда время нагревания:
τ = Q/Pпол = 235 800/315 ≈ 749 с,
то есть примерно 12 мин 29 с.
После начала кипения полезная мощность спиртовки идёт на парообразование. Если удельная теплота парообразования воды L = 2,3·10⁶ Дж/кг, то за одну секунду испаряется:
m = Pпол/L = 315/(2,3·10⁶) ≈ 1,37·10⁻⁴ кг ≈ 0,14 г.
Ответ: вода закипит примерно через 12,5 мин; при кипении каждую секунду в пар превращается около 0,14 г воды.
За минуту спиртовка передаёт воде и колбе:
Qпол = 0,35 · 0,002 · 27·10⁶ = 18 900 Дж.
На нагрев от 10 до 100 °C необходимо:
Q = (0,6 · 4200 + 100) · 90 = 235 800 Дж.
Следовательно, нагревание продлится:
t = 235 800 / 18 900 ≈ 12,5 мин.
При кипении за минуту испарится:
m = 18 900 / (2,3·10⁶) ≈ 0,0082 кг = 8,2 г,
а за секунду — 8,2/60 ≈ 0,14 г.
Ответ: вода закипит через 12,5 мин; скорость превращения воды в пар составит примерно 0,14 г/с.
Qпол = 0,35 · 0,002 · 27·10⁶ = 18 900 Дж.
На нагрев от 10 до 100 °C необходимо:
Q = (0,6 · 4200 + 100) · 90 = 235 800 Дж.
Следовательно, нагревание продлится:
t = 235 800 / 18 900 ≈ 12,5 мин.
При кипении за минуту испарится:
m = 18 900 / (2,3·10⁶) ≈ 0,0082 кг = 8,2 г,
а за секунду — 8,2/60 ≈ 0,14 г.
Ответ: вода закипит через 12,5 мин; скорость превращения воды в пар составит примерно 0,14 г/с.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Рымкевич 10-11 класс, Просвещение:
Колбу с 600 г воды при 10 °С нагревают на спиртовке с КПД 35%. Через какое время вода закипит? Сколько воды ежесекундно обращается в пар при кипении, если в 1 мин сгорает 2 г спирта? Теплоемкость колбы 100 Дж/К.
