Найдем кол-во теплоты , выделившейся при конденсации пара: Q2=M2*r=2250*10^3*0,1=2,25*10^5 Дж
Кол-во теплоты , нужное, чтобы превратить лёд в воду: Q3=(M1*c1*t1)+(M1*L)=2,2*10^5 Дж
Q2-Q3=0,05*10^5=5000 Дж Как видно из этого, почти вся теплота, выделившаяся при конденсации пошла на превращение льда в воду. При этом осталось еще 5000 Дж энергии , которое пошло на нагревание воды. Q=M3*c3*(t3-t2), где t2=20° t3=(Q+M3*c3*t2)/(M3*c3)=21,2ºС
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
M2=0,1кг=масса пара; r=2250*10^3
M3=1кг=масса воды; c3=4200; L=335*10^3
Найдем кол-во теплоты , выделившейся при конденсации пара:
Q2=M2*r=2250*10^3*0,1=2,25*10^5 Дж
Кол-во теплоты , нужное, чтобы превратить лёд в воду:
Q3=(M1*c1*t1)+(M1*L)=2,2*10^5 Дж
Q2-Q3=0,05*10^5=5000 Дж
Как видно из этого, почти вся теплота, выделившаяся при конденсации пошла на превращение льда в воду. При этом осталось еще 5000 Дж энергии , которое пошло на нагревание воды.
Q=M3*c3*(t3-t2), где t2=20°
t3=(Q+M3*c3*t2)/(M3*c3)=21,2ºС
ответ:21,2ºС