Global EE

Термодинамика — Задание 10 ЕГЭ по физике №00015163

Задание №10. МКТ и Термодинамика. Установление Соответствия

Термодинамика

№2. Задание 10

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

Решение

Идея

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.

Шаг 1. Количество теплоты

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.

Шаг 2. Время нагрева

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

Видеоразбор

Другие задания по теме «Термодинамика» (8)