Question

В прозрачный калориметр, содержащий 0,65 кг воды, погружается электрическая лампочка накаливания мощностью 60 Вт. За три минуты вода нагрелась на 3.5°С. Какая часть расходуемой энергии пропускается калориметром наружу в виде лучистой энергии?

Answer 1

60 Вт * 180 с =10 800 Дж

0,63 кг * 4200 Дж/кг к * 3,5 = 9 261 Дж

10 800 - 9261 = 1539 Дж

1539 / 10800 = 0,142 = 14,2 %

Answer 2

Раз калориметр пропускает какую-то часть энергии, то вся энергия, испускаемая лампочкой, будет равна энергии нагревания воды и пропущенной лучистой энергии.

$\mathrm P\tau=cm\Delta t+W\medskip\\W=P\tau-cm\Delta t=60\cdot 180-4200\cdot 0{,}65\cdot 3{,}5=1245$

Для того, чтобы найти какую часть это составляет от расходуемой энергии, поделим данное число на $P\tau=60\cdot 180=10800$

$\dfrac{1245}{10800}=\dfrac{83}{720}\approx0{,}115\approx0{,}12\approx0{,}1$

Ответ. $\dfrac{83}{720}$ часть, или, приблизительно, одна десятая.

Answer 3

Для решения задачи воспользуемся формулой для количества тепла, выделяющегося при нагревании воды:

Q = mcΔT,

где Q - количество тепла, необходимое для нагревания воды, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Для определения удельной теплоемкости воды воспользуемся известной формулой:

c = Q/(mΔT).

Сначала найдём количество тепла, необходимое для нагревания воды на 3,5°C:

Q = mcΔT = 0,65 кг × 4,18 Дж/(кг·°C) × 3,5°C ≈ 9,1 кДж.

Здесь удельная теплоемкость воды c = 4,18 Дж/(кг·°C).

Затем найдём количество энергии, потребляемое лампочкой за 3 минуты:

W = Pt = 60 Вт × 3 мин ≈ 10,8 кДж.

Здесь P - мощность лампочки, t - время её работы.

Часть этой энергии, потраченной на нагревание воды, пропускается калориметром наружу в виде лучистой энергии:

ΔW = W - Q ≈ 1,7 кДж.

Таким образом, часть расходуемой энергии, которая пропускается калориметром наружу в виде лучистой энергии, составляет примерно 1,7 кДж из 10,8 кДж, то есть примерно 16%.