Question

В чайник налили 2 л воды при температуре 20° и поставили его на плиту. Когда через 10 мин вода закипела, в чайник добавили еще некоторое количество холодной воды, также имеющую начальную температуру 20°. После этого вода закипела вновь через 5 мин. Считайте что все выделяемое плитой количество теплоты сообщается нагреваемой воде. Плотность воды 1000кг/м³, ее удельная теплоемкость 4200Дж(кг°). 1)какое количество воды потребовалось для закипания первой порции воды в чайнике? 2)какова мощность плиты если она не менялась? 3)какой объем воды добавили в чайник?(ответ дать в литрах) Напиши полное решение этой задачи. ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА!!! Я НИЧЕГО НЕ ПОНЯЛ! Дам все что есть

Answer 1

Ответ:

Было сложно, но я это сделал!

Надеюсь, оно того стоило.

Объяснение:

Answer 2

Давайте разберемся с этой задачей по шагам.

1. Какое количество воды потребовалось для закипания первой порции воды в чайнике?

Для начала определим, сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 2 литра воды с 20°C до точки кипения, которая для воды при атмосферном давлении составляет около 100°C.

Удельная теплоемкость воды (с) равна 4200 Дж/(кг°C). Масса воды (m) можно рассчитать, умножив объем (V) на её плотность (ρ):

m = V * ρ

где V = 2 л = 0.002 м³ (переводим литры в кубические метры) и ρ = 1000 кг/м³.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты (Q), необходимое для нагрева воды с 20°C до 100°C:

Q = m * c * ΔT

где ΔT - изменение температуры, равное (100°C - 20°C) = 80°C.

Q = 0.002 м³ * 1000 кг/м³ * 4200 Дж/(кг°C) * 80°C = 672,000 Дж

Таким образом, для закипания первой порции воды потребуется 672,000 Дж энергии.

2. Какова мощность плиты, если она не менялась?

Мощность (P) можно рассчитать, зная, что она равна количеству теплоты, подаваемой на нагревание воды, деленной на время (t) в секундах, которое это заняло:

P = Q / t

В вашем случае, время для закипания первой порции воды равно 10 минут, что составляет 600 секунд (10 минут * 60 секунд/минута).

P = 672,000 Дж / 600 сек = 1,120 Дж/с (ватт)

Таким образом, мощность плиты составляет 1,120 Вт, или 1.12 кВт.

3. Какой объем воды добавили в чайник? (ответ дать в литрах)

Теперь, чтобы найти объем воды, который был добавлен в чайник, нам нужно учесть, что после первого закипания оставшиеся 2 литра воды уже находились при температуре кипения (100°C).

Следовательно, нам нужно узнать, сколько воды нужно добавить, чтобы получить исходные 2 литра воды с температурой 20°C.

Давайте обозначим объем добавленной воды как "V_добавленной". Мы знаем, что:

Исходный объем воды (V_начальный) = 2 литра = 0.002 м³ Температура воды после первого закипания (T_после_первого_закипания) = 100°C Температура добавленной воды (T_добавленной) = 20°C Масса воды после первого закипания (m_после_первого_закипания) = V_начальный * ρ Масса добавленной воды (m_добавленной) = V_добавленной * ρ

Теперь мы можем использовать закон сохранения энергии:

Количество теплоты, полученное от плиты до второго закипания, равно количеству теплоты, которое ушло на нагревание исходной воды после первого закипания и нагревание добавленной воды:

Q_второго_закипания = m_после_первого_закипания * c * (T_после_первого_закипания - 100°C) + m_добавленной * c * (T_добавленной - 100°C)

Так как вода при температуре кипения (100°C) не меняет своей температуры при нагревании, разность в скобках в каждом слагаемом равна нулю. Поэтому:

Q_второго_закипания = 0

Теперь мы можем записать уравнение:

0 = (V_начальный * ρ) * c * (20°C - 100°C) + (V_добавленной * ρ) * c * (20°C - 100°C)

Теперь решим это уравнение относительно V_добавленной:

0 = (0.002 м³ * 1000 кг/м³) * 4200 Дж/(кг°C) * (-80°C) + (V_добавленной * 1000 кг/м³) * 4200 Дж/(кг°C) * (-80°C)

0 = -672,000 Дж + (V_добавленной * 1000 кг/м³ * 4200 Дж/(кг°C) * -80°C)

Теперь решим это уравнение:

672,000 Дж = V_добавленной * 1000 кг/м³ * 4200 Дж/(кг°C) * 80°C

V_добавленной = 672,000 Дж / (1000 кг/м³ * 4200 Дж/(кг°C) * 80°C)

V_добавленной ≈ 0.020 литров

Таким образом, в чайник было добавлено примерно 0.020 литра воды.