Сначала нагревается кастрюля, потом через неё передаётся тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения, затем начинает выкипать. Когда температура достигает 100 °С, всё передаваемое тепло через кастрюлю идёт на парообразование воды (температура воды уже не повышается, значит не повышается и температура кастрюли). За время t кастрюля получила количество теплоты Q1, вода для нагрева получила количество теплоты Q2 и для кипения - количество теплоты Q3. На всё это действо пошло количество теплоты Q, которую выделил спирт, сгорая. Составим уравнение теплового баланса:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = q*m - количество теплоты, выделевшееся при сгорании спирта. Но, учитывая КПД спиртовки и скорость сгорания спирта, получаем:
m(спирта) = v*t
Q = Q(полезной)
n = Qп/Qз => Qп = n*Qз =>
=> n*Q(затраченной) = n*q*v*t
Q1 = C*(t2 - t1) - теплота, которую получила кастрюля
Q2 = c*m*(t2 - t1) - теплота для нагрева воды
Q3 = L*m' - теплота, которая пошла на парообразование воды. Подставляем всё в уравнение теплового баланса, выражаем m' и находим значение:
а) 1. Відповідно до рисунку визначаємо, які провідники з'єднані послідовно: 2; 4; 5. Оскільки формула загального опору для послідовно з'єднаних провідників R = R(1)+R(2)+...R(n), то: R (вищевказаних провідників) =3+24+3 = 30 Ом.
2. Паралельно з'єднані провідники: 3 і (2,4,5). Для паралельно з'єднаних провідників R=R(1)*R(2) / R(1)+R(2), отже R = 20*30 / 20+30 = 600/50=12 Ом.
3. Послідовно з'єднані провідники: 1; 6 і (3,2,4,5). Для них R = 3+3+12=18 Ом.
Загальний опір ділянки кола - 18 Ом.
б) 1. Загальна сила струму ділянки кола: I=U/R (за зак.Ома) = 36В/18Ом=2 А.
2. Оскільки провідники 1; 6 і (2,3,4,5) з'єднані послідовно, то: І(1)=І(6)=І(2,3,4,5)= І =2 А.
Дано:
C = С(кастрюли) = 76 Дж/°С
m = 500 г = 0,5 кг
t1 = 20 °C
t2 = 100 °C
t = 20 мин
n = 40% = 0,4
v = v(сгорания спирта) = 1 г/мин = 10^(-3) кг/мин
c = с(воды) = 4200 Дж/(кг*°С)
q = q(спирта) = 29*10⁶ Дж/кг
L = 2300 кДж/кг = 2300000 = 23*10⁵ Дж/кг
m' = m(выкипевшей воды) - ?
Сначала нагревается кастрюля, потом через неё передаётся тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения, затем начинает выкипать. Когда температура достигает 100 °С, всё передаваемое тепло через кастрюлю идёт на парообразование воды (температура воды уже не повышается, значит не повышается и температура кастрюли). За время t кастрюля получила количество теплоты Q1, вода для нагрева получила количество теплоты Q2 и для кипения - количество теплоты Q3. На всё это действо пошло количество теплоты Q, которую выделил спирт, сгорая. Составим уравнение теплового баланса:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = q*m - количество теплоты, выделевшееся при сгорании спирта. Но, учитывая КПД спиртовки и скорость сгорания спирта, получаем:
m(спирта) = v*t
Q = Q(полезной)
n = Qп/Qз => Qп = n*Qз =>
=> n*Q(затраченной) = n*q*v*t
Q1 = C*(t2 - t1) - теплота, которую получила кастрюля
Q2 = c*m*(t2 - t1) - теплота для нагрева воды
Q3 = L*m' - теплота, которая пошла на парообразование воды. Подставляем всё в уравнение теплового баланса, выражаем m' и находим значение:
Q = Q1 + Q2 + Q3
n*q*v*t = C*(t2 - t1) + c*m*(t2 - t1) + L*m'
n*q*v*t = (t2 - t1)*(C + c*m) + L*m'
L*m' = n*q*v*t - (t2 - t1)*(C + c*m)
m' = (n*q*v*t - (t2 - t1)*(C + c*m)) : L = (0,4*29*10⁶*10^(-3)*20 - (100 - 20)*(76 + 4200*0,5)) : (23*10⁵) = (0,4*29*20*10³ - 80*2176)/(23*10⁵) = (8*29*10³ - 80*2176)/(23*10⁵) = (80*29*10³*10^(-1) - 80*2176)/(23*10⁵) = (80*(29*10² - 2176))/(23*10⁵) = (80*(2900 - 2176))/(23*10⁵) = (80*724)/(23*10⁵) = 57920/(23*10⁵) = 5792/(23*10⁴) = 5792/23000 = 0,25182... = 0,25 кг = 250 г (или, что то же самое, 250 мл)
ответ: 250 г (250 мл).
а) 1. Відповідно до рисунку визначаємо, які провідники з'єднані послідовно: 2; 4; 5. Оскільки формула загального опору для послідовно з'єднаних провідників R = R(1)+R(2)+...R(n), то: R (вищевказаних провідників) =3+24+3 = 30 Ом.
2. Паралельно з'єднані провідники: 3 і (2,4,5). Для паралельно з'єднаних провідників R=R(1)*R(2) / R(1)+R(2), отже R = 20*30 / 20+30 = 600/50=12 Ом.
3. Послідовно з'єднані провідники: 1; 6 і (3,2,4,5). Для них R = 3+3+12=18 Ом.
Загальний опір ділянки кола - 18 Ом.
б) 1. Загальна сила струму ділянки кола: I=U/R (за зак.Ома) = 36В/18Ом=2 А.
2. Оскільки провідники 1; 6 і (2,3,4,5) з'єднані послідовно, то: І(1)=І(6)=І(2,3,4,5)= І =2 А.
3. I(3) = U(3) / R(3) = I(2,3,4,5) * R(2,3,4,5) / R(3) = 2*12 / 20 = 1,2 A.
4. Оскільки провідники 2; 4 і 5 з'єднані послідовно, то I(2) = I(4) = I(5) = I(2,4,5) = I(загальна) - І(3) = 2-1,2=0,8 А.
І(1)=І(6) = 2 А. I(3) = 1,2 А. I(2) = I(4) = I(5) = 0,8 А.
Объяснение: