В бутылку, доверху заполненную водой, вставляют пробку и давят на неё с силой 15 Н Найдите давление, производимое на дно бутылки, если площадь сечения пробки 0,015 м2

Дано:

Объём "холодной" воды: V₁ = 0,5 л = 0,5 * 10⁻³ м³.

Температура холодной воды: t₁ = 20 °C.

Температура кипятка: t₂ = 100 °C.

Температура баланса: t = 80 °C.

Удельная теплоёмкость воды (из таблицы): c = 4200 Дж/(кг * °C).

Плотность воды (из таблицы): ρ = 1000 кг/м³.

* с и ρ и нам не понадобятся, но пусть будут, эту цифры лучше знать.

Найти нужно объём кипятка: V₂ - ?

Решение:

0. Разберёмся с происходящим. Кипяток отдаёт тепло, холодная вода принимает его. В результате теплота остывания кипятка тратится на нагревание холодной воды. Как мы знаем, отданное тепло равняется полученному теплу.

1. Запишем уравнение теплового баланса:

Qотданное = Qполученное, или cm₁(t - t₁) = cm₂(t₂ - t).

2. Можем сократить на с, получим:  

m₁(t - t₁) = m₂(t₂ - t).

3. Вспомним формулу массы: m = ρV.

4. Немного сократим формулу, полученную в (2):

pV₁(t - t₁) = pV₂(t₂ - t),

V₁(t - t₁) = V₂(t₂ - t).

5. Выразим объём кипятка:

Численно получим:

(м³).

Переведём в литры: 0,0015 м³ = 1,5 л.

ответ: 1,5 л.

Сначала воду нужно нагреть до кипения ( t2=100град) .
Q1=c*m*(t2 - t1). ( c -удельная теплоемкость воды=4200Дж/кг*град, m - масса=0,2кг, t1- начальная темпратура воды=50град, t2 -конечная температура воды, Q1 -количество теплоты, затраченное на нагревание) .
Q1=4200*0,2*(100 - 50)=42000Дж.
Теперь рассчитаем количество теплоты, затраченное на испарение (Q2).
Q2=r*m. ( r - удельная теплота парообразования воды=2300000Дж/кг) .
Q2=2300000*0,2=460000Дж.
Общее затраченное тепло= сумме:
Q=Q1+Q2.
Q=42000 +460000=502000Дж. (502кДж).