Question

Сколько времени с момента попадания в воду льда должно пройти, чтобы лед полностью растаял и вода вновь закипела, если мощность электроплиты 2 кВт? Теплопотерями пренебречь. Ответ выразите в секундах, округлив до десятых.​

Answer 1

неизвестно ничего чтобы решить

Answer 2

При решении этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Энергия, выделяющаяся при нагревании льда до температуры плавления, равна энергии, необходимой для плавления льда, и энергии, необходимой для нагревания получившейся воды до точки кипения.

Расчет времени растапливания льда и закипания воды:

1. Расчет энергии, необходимой для нагревания льда до температуры плавления: - Удельная теплоемкость льда: 2.09 Дж/(г·°C) [[1]]. - Масса льда: 1 г (предположим, что у нас есть только 1 г льда). - Температура плавления льда: 0°C. - Температура начала нагревания: -20°C (предположим, что лед находится при температуре -20°C). - Энергия, необходимая для нагревания льда до температуры плавления: ``` Q1 = (масса льда) * (удельная теплоемкость льда) * (температура плавления льда - температура начала нагревания) = 1 г * 2.09 Дж/(г·°C) * (0°C - (-20°C)) = 1 г * 2.09 Дж/(г·°C) * 20°C = 41.8 Дж ```

2. Расчет энергии, необходимой для плавления льда: - Удельная теплота плавления льда: 334 Дж/г [[2]]. - Энергия, необходимая для плавления льда: ``` Q2 = (масса льда) * (удельная теплота плавления льда) = 1 г * 334 Дж/г = 334 Дж ```

3. Расчет энергии, необходимой для нагревания воды до точки кипения: - Удельная теплоемкость воды: 4.18 Дж/(г·°C) [[3]]. - Масса воды: 1 г (предположим, что у нас получилось 1 г воды после полного растапливания льда). - Температура начала нагревания воды: 0°C. - Температура закипания воды: 100°C. - Энергия, необходимая для нагревания воды до точки кипения: ``` Q3 = (масса воды) * (удельная теплоемкость воды) * (температура закипания воды - температура начала нагревания воды) = 1 г * 4.18 Дж/(г·°C) * (100°C - 0°C) = 1 г * 4.18 Дж/(г·°C) * 100°C = 418 Дж ```

4. Суммирование энергий: - Общая энергия, необходимая для растапливания льда и закипания воды: ``` Q_total = Q1 + Q2 + Q3 = 41.8 Дж + 334 Дж + 418 Дж = 794.8 Дж ```

5. Расчет времени, необходимого для полного растапливания льда и закипания воды: - Мощность электроплиты: 2 кВт. - Время, необходимое для выделения энергии Q_total при мощности 2 кВт: ``` t = Q_total / (мощность электроплиты) = 794.8 Дж / (2 кВт * 1000 Вт/кВт) ≈ 0.3974 секунды ```

Таким образом, чтобы лед полностью растаял и вода вновь закипела, должно пройти примерно 0.4 секунды.

[[1]] Source: [Engineering Toolbox - Specific Heat of Solids](https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-solids-d_154.html) [[2]] Source: [Engineering Toolbox - Latent Heat of Fusion](https://www.engineeringtoolbox.com/latent-heat-fusion-ice-d_1506.html) [[3]] Source: [Engineering Toolbox - Specific Heat of Liquids](https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-fluids-d_151.html)