Question

двигатель мощностью 100 Вт в течение 5 минут вращает лопасти винта внутри калориметра в котором содержится 3 литра воды. Вода вследствие этого нагревается. Определить на сколько нагреется вода?

Answer 1

двигатель мощностью P=100 Вт в течение t= 5 минут=300 c вращает лопасти винта внутри калориметра в котором содержится V=3 литра =3*10^-3 м3 воды. Вода вследствие этого нагревается. Определить на сколько градусов dT нагреется вода?

двигатель произведет механическую работу A ,

она превратится в тепловую энергию Q

A=Pt=100*300=30000 Дж

Q=cm*dT=c*V*p*dT  

dT=Q/(c*V*p)=30000 /(4200*3*10^-3 *1000) =2,38 град К

Ответ нагреется вода на 2,38 К =2.4 К

Answer 2

Для решения данной задачи можно воспользоваться уравнением теплового баланса. Тепловой баланс заключается в равенстве количества теплоты, полученной от двигателя, и количества теплоты, поглощенной водой.

Количество теплоты, полученной двигателем можно определить, учитывая его мощность и время работы: Q1 = P * t, где Q1 - количество теплоты, P - мощность двигателя, t - время работы.

Теплота, поглощаемая водой, зависит от ее массы m, теплоемкости c и изменения температуры ΔT: Q2 = m * c * ΔT, где Q2 - количество теплоты, m - масса воды, c - теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Теплоемкость воды можно считать постоянной и равной 1 кал/град.

Тогда, приравняв количество теплоты, полученной двигателем, и теплоту, поглощенную водой, получаем: P * t = m * c * ΔT.

Для нахождения ΔT необходимо знать массу воды. Так как известен объем воды (3 литра), а плотность воды равна 1 г/см³ (1 кг/литр), то массу воды можно выразить как: m = V * ρ = 3 * 1 = 3 кг.

Подставляем известные значения в уравнение: 100 * 5 = 3 * 1 * ΔT.

Решая уравнение, получаем: ΔT = (100 * 5) / (3 * 1) = 166,67 градуса Цельсия.

Таким образом, вода нагреется на 166,67 градусов Цельсия.