Question

Колба с водой при температуре 10С стоит над пламенем спиртовки. Масса воды 500 г. Через сколько времени вода закипит, если за 1 минуту сгорает 2 г спирта? (qспирта= 29 МДж/кг)

Answer 1

............................

Answer 2

Для решения этой задачи, нам нужно определить количество теплоты, необходимое для нагревания и закипания воды. Затем мы можем вычислить время, за которое это количество теплоты будет передано воде от пламени спиртовки.

Для начала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до точки кипения:

Q1 = m * c * ΔT

где: m - масса воды (в кг) = 500 г = 0.5 кг c - удельная теплоемкость воды = 4,186 кДж/(кг * °C) (приближенно) ΔT - изменение температуры = температура кипения - начальная температура = 100°C - 10°C = 90°C

Q1 = 0.5 кг * 4,186 кДж/(кг * °C) * 90°C = 188,37 кДж

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для закипания воды:

Q2 = m * L

где: L - удельная теплота парообразования воды = 2260 кДж/кг

Q2 = 0.5 кг * 2260 кДж/кг = 1130 кДж

Теперь сложим оба количества теплоты:

Q = Q1 + Q2 = 188,37 кДж + 1130 кДж = 1318,37 кДж

Теперь определим, сколько спирта сгорит, чтобы передать такое количество теплоты:

Qспирта = mспирта * qспирта

где: mспирта - количество спирта, которое сгорит qспирта - удельная теплота сгорания спирта = 29 МДж/кг = 29 000 кДж/кг

mспирта = Q / qспирта = 1318,37 кДж / 29 000 кДж/кг ≈ 0,045 кг

Теперь, чтобы найти время, за которое сгорит такое количество спирта, используем информацию о том, что за 1 минуту сгорает 2 г спирта:

Время = (масса спирта) / (скорость сгорания) = 0,045 кг / (2 г/мин) = 0,045 кг / (0,002 кг/мин) ≈ 22,5 минуты

Итак, вода закипит через примерно 22,5 минуты.