акон сохранения энергии Qотд = Qприн Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=mпара/Vвоздуха Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρн∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/Rобщ=1/R1+1/R2 Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U2/R Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
акон сохранения энергии Qотд = Qприн Количество теплоты, отданное одним телом другому, равно количеству теплоты, принятому вторым телом. Q – количество теплоты, [Дж]
Формула вычисления количества теплоты Q = cmΔt Количество теплоты – физическая величина, показывающая, какая энергия передана телу в результате теплообмена. Q – количество теплоты, [Дж]
c – удельная теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг для того, чтобы изменить его температуру на 1 °С, [Дж/кг°С]
m – масса тела, [кг]
Δt = t2 – ¬t1 – разность температур, [°С]
Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива Q = qm Топливо – вещество, которое в некоторых процессах выделяет тепло. Q – количество теплоты, [Дж]
q – удельная теплота сгорания топлива – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, [Дж/кг]
m – масса топлива, [кг]
Формула вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества Q = λm Плавление – процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Q – количество теплоты, [Дж]
λ – удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления количества теплоты при парообразовании и конденсации Q = Lm Парообразование – процесс превращения жидкости в пар. Конденсация – переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Q – количество теплоты, [Дж]
L – удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m – масса вещества, [кг]
Формула вычисления абсолютной влажности ρ=mпара/Vвоздуха Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. ρ – абсолютная влажность, [кг/м3]
m – масса пара, [кг]
V – объем воздуха, [м3]
Формула вычисления относительной влажности воздуха φ=ρ/ρн∙100% Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения. φ – относительная влажность
ρ – абсолютная влажность (плотность водяного пара), [кг/м3]
ρн – плотность насыщенного пара при данной температуре, [кг/м3]
Формула для вычисления КПД тепловой машины Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. А – полезная работа, которую совершает рабочее тело, [Дж]
Qн – количество теплоты, которое передал рабочему телу нагреватель, [Дж]
Qх – количество теплоты, которое рабочее тело передало холодильнику, [Дж]
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Закон Ома для участка цепи I=U/R Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления удельного сопротивления проводника R=ρ*L/S
ρ=R*S/L Удельное сопротивление – величина, характеризующая электрические свойства вещества, из которого изготовлен проводник. ρ – удельное сопротивление вещества, [Ом·мм2/м]
R – сопротивление, [Ом]
S – площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
L – длина проводника, [м]
Законы последовательного соединения проводников I = I1 = I2 Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Законы параллельного соединения проводников U = U1 = U2
I = I1 + I2
1/Rобщ=1/R1+1/R2 Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. I – сила тока, [А]
U – напряжение, [В]
R – сопротивление, [Ом]
Формула для вычисления величины заряда. q = It Заряд – это есть произведение силы тока на время, в течение которого этот заряд протекает по проводнику. q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула для нахождения работы электрического тока. A = Uq
A = UIt Работа – это величина, которая характеризует превращение энергии из одного вида в другой, т.е. показывает, как энергия электрического тока, будет превращаться в другие виды энергии – механическую, тепловую и т. д. Работа электрического поля – это произведение электрического напряжения на заряд, протекающий по проводнику. Работа, совершаемая для перемещения электрического заряда в электрическом поле. A – работа электрического тока, [Дж]
U – напряжение на концах участка, [В]
q – заряд, [Кл]
I – сила тока, [А]
t – время, [c]
Формула электрической мощности P = A/t
P = UI
P = U2/R Мощность – работа, выполненная в единицу времени. P – электрическая мощность, [Вт]
A – работа электрического тока, [Дж]
t – время, [c]
U – напряжение на концах участка, [В]
I – сила тока, [А]
R – сопротивление, [Ом]
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин