ID: 00015163
На электроплитке стоит кастрюля, в которую налит некоторый объём воды. Плитку включают, и вода нагревается от 20\,^\circ\text{C} до 80\,^\circ\text{C}. Затем в кастрюлю вместо воды наливают тот же объём машинного масла, удельная теплоёмкость которого равна 1700\ \text{Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{C)}, а плотность составляет 900\ \text{кг/м}^3. Далее масло нагревают от той же начальной температуры до той же конечной температуры, уменьшив мощность плитки в 3 раза. Как во втором опыте по сравнению с первым изменяются количество теплоты, получаемое жидкостью при нагревании, и время нагревания жидкости до конечной температуры? Считайте, что всё количество теплоты, выделяемое плиткой, расходуется на нагревание жидкости.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины в указанном порядке. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Количество теплоты на нагрев считаем по формуле Q=cm\Delta T=c\rho V\Delta T. Перепад температуры \Delta T=60\,^\circ\text{C} и объём V в обоих опытах одинаковые, поэтому сравниваем только произведение c\rho. Время нагрева t=\dfrac{Q}{P} — нужно учесть ещё и изменение мощности.
Для воды c_в=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{C)}, \rho_в=1000\ \text{кг/м}^3, произведение c_в\rho_в=4{,}2\cdot10^6. Для масла c_м\rho_м=1700\cdot900=1{,}53\cdot10^6. Отношение \dfrac{Q_м}{Q_в}=\dfrac{1{,}53\cdot10^6}{4{,}2\cdot10^6}\approx0{,}36 — меньше единицы. Значит, теплоты во втором опыте надо меньше: количество теплоты уменьшится — цифра 2.
Время t=\dfrac{Q}{P}. Во втором опыте мощность в 3 раза меньше, поэтому \dfrac{t_м}{t_в}=\dfrac{Q_м}{Q_в}\cdot\dfrac{P_в}{P_м}=0{,}36\cdot3\approx1{,}1 — больше единицы. Несмотря на то что теплоты нужно меньше, мощность упала сильнее, поэтому время увеличится — цифра 1.
Ответ: 21