• по определению кпд: n = q/qзатр, где qзатр - затраченная теплота на нагрев куска меди (будем считать далее, что температура t2 не является температурой плавления меди)
• медь нагревается за счет горения угля. значит:
○ n = q/(q m1)
○ m1 = q/(n q)
• теплота q расходуется на нагрев куска меди: q = c m2 (t2 - t1) (1)
• далее эта же теплота q пойдет на плавление льда (его температура по условию 0 °с, поэтому плавление начнется сразу же): q = λ m3 (2)
• приравняв уравнения (1) и (2), находим:
○ t2 = t1 + ((λ m3)/(c m2))
• подставляем уравнение в выражение (1). получаем:
• по определению кпд: n = q/qзатр, где qзатр - затраченная теплота на нагрев куска меди (будем считать далее, что температура t2 не является температурой плавления меди)
• медь нагревается за счет горения угля. значит:
○ n = q/(q m1)
○ m1 = q/(n q)
• теплота q расходуется на нагрев куска меди: q = c m2 (t2 - t1) (1)
• далее эта же теплота q пойдет на плавление льда (его температура по условию 0 °с, поэтому плавление начнется сразу же): q = λ m3 (2)
• приравняв уравнения (1) и (2), находим:
○ t2 = t1 + ((λ m3)/(c m2))
• подставляем уравнение в выражение (1). получаем:
○ t1 = (q - λ m3)/(m2 - m1)
Сопротивление спирали электроплиты:
R = ρL/S, где ρ = 1,1 Ом·мм²/м - удельное сопр-е нихрома
L = 10 м - длина проводника
S = 0,15 мм² - площадь поперечного сечения.
Тогда:
R = 1,1 · 10 : 0,15 = 73 1/3 (Ом)
1). Количество теплоты, выделяющееся в спирали за 20 мин работы:
Q = I²Rt, где I - сила тока в спирали (А)
U = 220 В - напряжение на концах спирали
t = 20 мин = 1200 с - время работы
Ток, проходящий в спирали:
I = U/R = 220 : 73 1/3 = 3 (A)
Тогда:
Q = 3² · 73 1/3 ·1200 = 792 000 (Дж)
2). Количество теплоты, необходимое для доведения до кипения воды, массой m и начальной температурой 15°:
ηQ = cm(t₂ - t₁),
где с = 4200 Дж/(кг·град) - уд. теплоемкость воды
m - масса воды (кг)
η = 80% - КПД плиты
Δt = t₂ - t₁ = 100 - 15 = 85 (град) - разность температур
Тогда:
m = ηQ : (c · Δt) = 0,8 · 792 000 : 357 000 ≈ 1,77 (кг)
Объем воды при плотности ρ = 1 кг/дм³:
V = m/ρ = 1,77 (дм³) = 1,77 (л)