Для того чтобы из льда с температурой -10°С получить воду с температурой 20°С, нужно нагреть лед до температуры плавления, затем расплавить лед, затем нагреть воду. Получаем Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = c₁m(t₁-t₀) + λm + c₂m(t₂-t₁) = m(c₁(t₁-t₀)+λ+c₂(t₂-t₁)) = 10·(2,1·10³·10+3,3·10⁵+4,2·10³·20) = 10·(2,1·10⁴+33·10⁴+8,4·10⁴) = 4,35·10⁶ (Дж)
Во-первых, полного вакуума добиться технологически сложно, а от наличия воздуха раскалённая нить покрывается окислами, что производит к напряжениям при разогреве и охлаждении и снижает срок службы. Во-вторых, даже замена воздуха инертным газом под небольшим давлением убирает окисление, снижает вероятность испарения вещества нити и позволяет стеклу и нити равномернее нагреваться и охлаждаться. Если для потребителя эффективность и срок службы лампы могут оставаться под вопросом, то для производителя на поточной линии может быть резко снижено время самой длительной операции по освобождению колбы от воздуха, и производительность линии значительно вырастает, что приводит к экономической выгоде.
Дано:
m = 10кг
t₀ = -10°C
t₂ = 20°C
t₁ = 0°С (температура плавления льда, табличное значение)
c₁ = 2,1·10³Дж/(кг·°С) (теплоемкость льда, табличное значение)
c₂ = 4,2·10³Дж/(кг·°С) (теплоемкость воды, табличное значение)
λ = 3,3·10⁵Дж/кг (теплота плавления льда, табличное значение)
Q - ?
Для того чтобы из льда с температурой -10°С получить воду с температурой 20°С, нужно нагреть лед до температуры плавления, затем расплавить лед, затем нагреть воду. Получаем Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = c₁m(t₁-t₀) + λm + c₂m(t₂-t₁) = m(c₁(t₁-t₀)+λ+c₂(t₂-t₁)) = 10·(2,1·10³·10+3,3·10⁵+4,2·10³·20) = 10·(2,1·10⁴+33·10⁴+8,4·10⁴) = 4,35·10⁶ (Дж)
ответ: 4,35·10⁶ Дж
Если для потребителя эффективность и срок службы лампы могут оставаться под вопросом, то для производителя на поточной линии может быть резко снижено время самой длительной операции по освобождению колбы от воздуха, и производительность линии значительно вырастает, что приводит к экономической выгоде.