Як довго буде тривати процес нагрівання 2-кілограмового кристалу льоду з початковою температурою -16°С до води

Содержание: Тепловое равновесие

Описание:
Для решения данной задачи, нам понадобятся знания о тепловом равновесии и формуле для расчета времени нагрева.

Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания кристала льда до воды. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * Δt,
где Q - количество теплоты, m - масса тела, c - удельная теплоемкость вещества, Δt - изменение температуры.

В данном случае, масса кристала льда равна 2 кг, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг°C (приближенное значение), а изменение температуры равно разнице между начальной и конечной температурой: Δt = 0°C - (-16°C) = 16°C.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты:
Q = 2 кг * 4200 Дж/кг°C * 16°C = 134400 Дж.

Обратите внимание, что энергия измеряется в джоулях (Дж).

Далее, мы можем использовать формулу для расчета времени нагрева:
t = Q / (P * η),
где t - время, P - потребляемая мощность, η - ККД (коэффициент полезного действия).

В данном случае, потребляемая мощность равна 600 Вт, а ККД составляет 75% или 0,75 (в десятичной форме).

Подставим значения в формулу:
t = 134400 Дж / (600 Вт * 0,75) ≈ 298,67 секунд.

Таким образом, процесс нагревания 2-килограмового кристала льда от -16°C до воды при заданных условиях потребует примерно 298,67 секунд.

Совет: Когда вы решаете задачи, связанные с теплом или энергией, всегда проверяйте, чтобы единицы измерения были согласованы между собой. Это поможет избежать ошибок в расчетах.

Задача на проверку:
Сколько теплоты будет выделено при охлаждении 1 кг пара воды с температуры 100°C до 20°C, если удельная теплоемкость пара воды равна 2000 Дж/кг°C? Предположим, что пар достаточно чистый и его свойства не изменяются при охлаждении. Ответ представьте в джоулях.