На электроплитке стоит кастрюля, в которую налит некоторый объем воды. Плитку включают, и вода нагревается от 20 °C до 80 °C. Затем в кастрюлю вместо воды наливают тот же объем машинного масла, удельная теплоемкость которого равна 1700 Дж/(кг · °C), а плотность составляет 900 кг/м3. Далее масло нагревают от той же начальной температуры до той же конечной температуры, уменьшив мощность плитки в 3 раза. Как во втором опыте по сравнению с первым изменяются количество теплоты, получаемое жидкостью при нагревании, и время нагревания жидкости до конечной температуры? Считайте, что все количество теплоты, выделяемое плиткой, расходуется на нагревание жидкости.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1. Увеличится.
2. Уменьшится.
3. Не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Количество теплоты, получаемое жидкостью при нагревании | Время нагревания жидкости
до конечной температуры
|
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1. Увеличится.
2. Уменьшится.
3. Не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Количество теплоты, получаемое жидкостью при нагревании | Время нагревания жидкости
до конечной температуры
|
💡 Пошаговый разбор и решение:
Теплота, необходимая для нагревания вычисляется по формуле: $Q = cm\Delta t ^{\circ} = c\rho V\Delta t ^{\circ}$ Заметим, что удельная теплоемкость машинного масла меньше удельной теплоемкости воды и плотность машинного масла меньше плотности воды, следовательно, для нагревания машинного масла необходимо меньше теплоты, чем для нагревания воды того же объема.
Для нагревания воды было затрачено $Q_1 = P_1\tau_1 = c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}$ теплоты, где $P_1$ — мощность плитки при нагревании воды, $\tau_1$ — время нагревания воды. Откуда $\tau_1 = \frac{Q_1}{P_1}$ Аналогично для нагревания машинного масла было затрачено $Q_2 = P_2\tau_2 = $\frac{P_1}{3}$ \tau_2 = c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}$ Откуда $\tau_2 = \frac{3Q_2}{P_1}$ Найдем отношение времени нагревания машинного масла к времени нагревания воды:
$\frac{\tau_2}{\tau_1} = $\frac{3Q_2P_1}{P_1Q_1}$ = \frac{3c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}}{c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}} = \frac{3 \cdot 1,7 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 900кг/м ^3}{4,2 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 1000кг/м ^3} \approx 1,09$ $\frac{\tau_2}{\tau_1} = $\frac{3Q_2P_1}{P_1Q_1}$ = \frac{3c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}}{c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}} =$
$= \frac{3 \cdot 1,7 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 900кг/м ^3}{4,2 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 1000кг/м ^3} \approx 1,09$
Таким образом, время нагревания жидкости до конечной температуры во втором случае больше.
Ответ: 21.
Для нагревания воды было затрачено $Q_1 = P_1\tau_1 = c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}$ теплоты, где $P_1$ — мощность плитки при нагревании воды, $\tau_1$ — время нагревания воды. Откуда $\tau_1 = \frac{Q_1}{P_1}$ Аналогично для нагревания машинного масла было затрачено $Q_2 = P_2\tau_2 = $\frac{P_1}{3}$ \tau_2 = c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}$ Откуда $\tau_2 = \frac{3Q_2}{P_1}$ Найдем отношение времени нагревания машинного масла к времени нагревания воды:
$\frac{\tau_2}{\tau_1} = $\frac{3Q_2P_1}{P_1Q_1}$ = \frac{3c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}}{c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}} = \frac{3 \cdot 1,7 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 900кг/м ^3}{4,2 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 1000кг/м ^3} \approx 1,09$ $\frac{\tau_2}{\tau_1} = $\frac{3Q_2P_1}{P_1Q_1}$ = \frac{3c_2\rho_2 V\Delta t ^{\circ}}{c_1\rho_1 V\Delta t ^{\circ}} =$
$= \frac{3 \cdot 1,7 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 900кг/м ^3}{4,2 \cdot 10 ^3 Дж/ ( кг \cdot \! ^{\circ}С ) \cdot 1000кг/м ^3} \approx 1,09$
Таким образом, время нагревания жидкости до конечной температуры во втором случае больше.
Ответ: 21.
Правильный ответ:
21
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 168381 • Задание №22
В электрической печи нагревается некоторое твердое вещество с удельной теплоемкостью 400 Дж/(кг·°С) и удельной...
ID 108985 • Задание №26
Излучение аргонового лазера с длиной волны λ = 500 нм сфокусировано на фотокатоде в пятно диаметром d = 0,...
🔗 Другие задания линии №33 по предмету Физика:
ID 109361
Температуру холодильника идеальной тепловой машины уменьшили, оставив температуру нагревателя п...
ID 109362
Температуру холодильника идеальной тепловой машины увеличили, оставив температуру нагревателя п...
ID 109363
В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как при охлаждении сосуда с газом изменятся величины...
ID 109364
В сосуде под поршнем находится идеальный газ. Если при нагревании газа его давление остается по...
ID 109365
[рис.] Идеальный одноатомный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (см. диаграмму). Масса ...