Question

В сосуде нагревают смесь 1 кг воды и 50 г льда от 0 °С до 100 °С. Определите время нагревания, если мощность горелки равняется 800 Вт, а его КПД 55 % .

Answer 1

Сначала лёд плавится Q1=l*m2
затем вся вода нагревается до 100 Q2=c(m1+m2)*(t2-t1)=4200*1.05*100=441000 (Дж) l - удельная теплота плавления льда, её должны были указать в условиях, возьму с вики - 330000 Дж/кг
Q1=0.05*330000=16500 (Дж)
Q=Q1+Q2=441000+16500=457500 (Дж)
КПД=Аполезное/Асовервшённон
Апол=Q
Асов=P*t
КПД=Q/(P*t)
t=Q/(КПД*P)=457500/(0.55*800)=1039.7(72) (с), округлим до нужного порядка , например - 1040 с ( 17 минут и 20 секунд)

Answer 2

Вот подробный ответ на ваш вопрос:

Для того, чтобы определить время нагревания смеси воды и льда, нужно учесть три этапа процесса:

1. Таяние льда при температуре 0 °С. 2. Нагревание воды от 0 °С до 100 °С. 3. Испарение воды при температуре 100 °С.

На каждом этапе смесь поглощает определенное количество теплоты, которое зависит от массы, температуры и удельных теплоемкостей или удельных теплот плавления или испарения веществ. Обозначим эти количества теплоты как Q1, Q2 и Q3 соответственно.

Q1 = m1 * L, где m1 - масса льда, L - удельная теплота плавления льда.

Q2 = m2 * c * ΔT, где m2 - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - разность температур.

Q3 = m3 * R, где m3 - масса испарившейся воды, R - удельная теплота испарения воды.

Заметим, что масса воды на втором этапе равна сумме массы воды на первом этапе и массы растаявшего льда, то есть m2 = m + m1, где m - масса воды на первом этапе. А масса воды на третьем этапе равна разности массы воды на втором этапе и массы испарившейся воды, то есть m2 = m3 + m3.

По условию задачи, мощность горелки равна P = 800 Вт, а ее КПД η = 0.55. Это означает, что полезная мощность, которая передается смеси, равна P' = η * P = 0.55 * 800 = 440 Вт. А время нагревания t равно отношению общего количества теплоты, поглощенного смесью, к полезной мощности, то есть t = (Q1 + Q2 + Q3) / P'.

Подставляя известные данные в формулы, получаем:

Q1 = 0.05 * 334000 = 16700 Дж

Q2 = (1 + 0.05) * 4200 * 100 = 441000 Дж

Q3 = 0 * 2260000 = 0 Дж (так как вода не испаряется при 100 °С)

t = (16700 + 441000 + 0) / 440 = 1019.32 с ≈ 17 мин

Ответ: время нагревания смеси воды и льда от 0 °С до 100 °С при мощности горелки 800 Вт и ее КПД 55 % составляет примерно 17 минут.

Источники: [Решение текстовых задач по физике № 23-25 при подготовке к ОГЭ](https://znanio.ru/media/reshenie-tekstovyh-zadach-po-fizike--23-25-pri-podgotovke-k-oge-2514482), [(Решено)Упр.665 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс по физике Вариант 1](https://reshak.ru/otvet/otvet10.php?otvet1=665&var=1var).