Задание 8

Расчёт физической величины: тепловые явления · 65 заданий

Задание №8
№8
По результатам нагревания тела массой 5 кг, первоначально находившегося в кристаллическом состоянии, построен график зависимости температуры этого тел…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть кусок льда массой 2 кг от – 10 °С до температуры плавления?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8
На рисунке приведён график зависимости температуры вещества массой 3 кг от полученного им количества теплоты. В начале опыта вещество находится в крис…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
КПД тепловой машины равен 25 %. Какую работу совершила машина, если при сгорании топлива выделилось количество теплоты, равное 1 МДж?
Тепловые двигатели. КПД
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для плавления 500 г вещества, нагретого до температуры плавления. Во…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Стальная деталь при охлаждении на 200 ° С отдаёт количество теплоты, равное 1 МДж. Чему равна её масса?
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №8
№8
В керамическую чашечку (тигель) опустили электрический термометр и насыпали опилки олова. После этого тигель поместили в печь. Диаграмма изменения тем…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
Чему равна масса спирта, если в процессе его превращения из газообразного состояния в жидкое при температуре кипения выделилось количество теплоты, ра…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8
На диаграмме для образцов одинаковой массы из двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для их перехода из жидкого состояния в…
Испарение, конденсация, кипение
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого соответственно для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления…
Плавление и кристаллизация
Задание №8
№8
КПД тепловой машины равен 30 %. При сгорании топлива выделяется количество теплоты, равное 20 МДж. Какова энергия, которая не используется на совершен…
Тепловые двигатели. КПД

Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

В котелок насыпали снег и поставили на электрическую плитку. Плитка каждую минуту передаёт котелку количество теплоты, равное в среднем 50 кДж. Диаграмма изменения температуры снега с течением времени показана на рисунке. Какое количество теплоты передано котелку на участке плавления снега?

Правильный ответ

500

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем график зависимости температуры $T$ от времени $t$ . Процесс нагревания и плавления вещества на графике характеризуется следующими участками:
1. Участок от 0 до 5 мин — нагревание льда (снега) до температуры плавления.
2. Участок от 5 до 15 мин — плавление льда. На этом этапе температура остаётся постоянной, так как вся подводимая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки.
3. Участок от 15 мин и далее — нагревание образовавшейся воды.

Дано:
$P = 50 \text{ кДж/мин}$ — мощность плитки (количество теплоты в минуту);
$t_1 = 5 \text{ мин}$ — время начала плавления;
$t_2 = 15 \text{ мин}$ — время окончания плавления.

Найти:
$Q_{пл} - ?$

Математическая модель и вычисления:
Количество теплоты $Q$ , передаваемое плиткой за время $\Delta t$ , рассчитывается по формуле:
$Q = P \cdot \Delta t$ ,
где $P$ — тепловая мощность плитки, а $\Delta t$ — интервал времени, в течение которого происходил процесс.

Определим продолжительность процесса плавления по графику:
$\Delta t = t_2 - t_1$
$\Delta t = 15 \text{ мин} - 5 \text{ мин} = 10 \text{ мин}$ .

Теперь вычислим количество теплоты, переданное котелку за это время:
$Q_{пл} = 50 \frac{\text{кДж}}{\text{мин}} \cdot 10 \text{ мин} = 500 \text{ кДж}$ .

Проверка размерности: $[\text{кДж/мин}] \cdot [\text{мин}] = [\text{кДж}]$ . Результат соответствует искомой величине.

Ответ: 500 кДж

Источник: ФИПИ