В стакан с холодной водой осторожно налили сверху горячую воду. Будет ли в стакане происходить естественная конвек- ция? Если нет, то что надо сделать, чтобы осуществить вы- нужденную конвекцию?

Показать ответ

Ответ:

vovkatop228

18.06.2021 12:10

Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С.
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
Q_1=c_1*m_1*(T_0-T_1)

(1)
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С

Лед принял количество теплоты Q₂ :
$Q_2=m_2*c_2*(T_2-T_1)+m_3*\lambda$ (2)
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
m_2=m_3+0,1

кг (3)

Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
$c_1*m_1*(T_0-T_1)=m_2*c_2*(T_2-T_1)+(m_2-0,1)*\lambda$ (4)
Теперь из 4 выражаем m₂:
$c_1*m_1*(T_0-T_1)=m_2*c_2*(T_2-T_1)+(m_2-0,1)*\lambda \\ 
m_2*c_2*(T_2-T_1)+m_2*\lambda=c_1*m_1*(T_0-T_1)+0,1\lambda \\ \\ 
m_2(c_2*(T_2-T_1)+\lambda)=c_1*m_1*(T_0-T_1)+0,1\lambda$

$m_2=(c_1*m_1*(T_0-T_1)+0,1\lambda)/(c_2*(T_2-T_1)+\lambda)$ (5)

Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
$m_2=(4200*1*10+0,1*334000)/(2060*20+334000)\approx 0,201$ кг

ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.

0,0(0 оценок)

Ответ:

vladimirnvrskp08453

12.02.2022 04:13

Имеем формулу нагревания: Q=cm(t2-t1), где t1=10град.С; t2=0град.С ; m=10 кг.(масса воды) удельная теплоемкость воды = 4,1919 Дж/г*град.С (из таблицы уд.теплоемкости воды в зависисимости от температры); нужно найти: Q - это количество теплоты.
1)Q=10*4,1919/0,001*(0-10)= -419190 Дж/кг*град.С
2)10*4,1919*0,001/0,001*(0-10)= -419,19 КДж/кг*град.С 3)10*4,1919*0,000001/0,001*(0-10)= -0,41919 МДж/кг*град.
С= -0,42 МДж/кг*град.С
Вода охладилась на 10 градусов и внутренняя энергия уменьшается на 0,42 МДж/кг.*град.С

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика