Тепловые процессы и закон сохранения энергии
Какая будет конечная температура воды после 10 минут работы миксера в алюминиевом сосуде массой 300 г? Вода изначально
Какая будет конечная температура воды после 10 минут работы миксера в алюминиевом сосуде массой 300 г? Вода изначально имеет объем 3 дм3 и температуру 2 °С. Мощность миксера составляет 400 Вт, а 35% механической энергии превращается во внутреннюю энергию системы.
24.11.2023 21:50
Написать свой ответ:
Разъяснение: Для решения данной задачи сначала рассчитаем количество теплоты, выделившейся в системе за время работы миксера. Затем, используя закон сохранения энергии, определим изменение внутренней энергии системы и, соответственно, изменение температуры воды.
Рассчитаем количество выделившейся теплоты:
Q = Pt, где P - мощность миксера, t - время работы. Подставим значения: P = 400 Вт, t = 10 мин = 600 с. Получим Q = 400 Вт * 600 с = 240000 Дж.
Теплота, выделяющаяся при работе миксера, превращается полностью во внутреннюю энергию системы (воды и сосуда), так как не происходит передачи тепла наружу.
Используя закон сохранения энергии, определим изменение внутренней энергии системы и изменение температуры воды:
ΔE = Q = mcΔT, где m - масса системы, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
Масса системы состоит из массы воды (m1) и массы алюминиевого сосуда (m2), которая равна его массе (300 г):
m = m1 + m2 = m1 + 300 г.
Теплоемкость воды (c1) и алюминиевого сосуда (c2):
c1 = 4,186 Дж/(г°C), c2 = 0,897 Дж/(г°C).
Подставим значения в уравнение:
Q = (m1 + 300 г)(c1ΔT1 + c2ΔT2).
Теперь применим данный подход для получения числового ответа относительно конечной температуры воды.
Демонстрация: Какая будет конечная температура воды после 10 минут работы миксера в алюминиевом сосуде массой 300 г? Вода изначально имеет объем 3 дм3 и температуру 2 °С. Мощность миксера составляет 400 Вт, а 35% механической энергии превращается во внутреннюю энергию системы.
Совет: Для успешного решения подобных задач полезно знать удельные теплоемкости разных веществ и уметь применять закон сохранения энергии.
Задание: Возьмем аналогичный пример, но при других исходных данных: мощность миксера - 500 Вт, масса алюминиевого сосуда - 200 г, объем воды - 2 дм3, температура воды изначально - 10 °С. Рассчитайте конечную температуру воды после 15 минут работы миксера.