Тепловые Явления — Задание 5 Физика 8 Класс №00049020

Плита греет ровно, и вся её теплота попадает в воду. Поэтому плита тут работает как счётчик: сколько минут она горела, столько теплоты досталось воде.

Дано: $1\text{ л}$ воды, нагрев от $20\ {}^\circ\text{С}$ до кипения за $10$ минут, новое закипание через $3$ минуты после долива.

Вопрос 1. Литр — это тысячная доля кубометра, поэтому масса:

$$m=\rho V=1000\cdot0{,}001=1\text{ кг}$$

Вода кипит при $100\ {}^\circ\text{С}$, значит, нагрев такой:

$$\Delta t=100-20=80\ {}^\circ\text{С}$$

Теплота на закипание:

$$Q_1=cm\Delta t=4200\cdot1\cdot80=336\,000\text{ Дж}$$

Вопрос 2. Ватт — это джоуль в секунду, поэтому $10$ минут переводим в $600$ секунд:

$$P=\dfrac{Q_1}{t_1}=\dfrac{336\,000}{600}=560\text{ Вт}$$

Вопрос 3. За $3$ минуты, то есть за $180$ секунд, плита выдала:

$$Q_2=Pt_2=560\cdot180=100\,800\text{ Дж}$$

На кого она пошла? Старая вода начала кипятком и закончила кипятком, поэтому её запас теплоты в итоге остался прежним. Всё досталось долитой воде, а она прошла тот же путь на $80$ градусов:

$$m_2=\dfrac{Q_2}{c\,\Delta t}=\dfrac{100\,800}{4200\cdot80}=\dfrac{100\,800}{336\,000}=0{,}3\text{ кг}$$

Один килограмм воды занимает один литр, значит, долили $0{,}3\text{ л}$.

Проверим себя: нагрев у обеих порций одинаковый, поэтому масса идёт вместе со временем. Литр занял $10$ минут, а $3$ минуты дают $\dfrac{3}{10}$ литра, то есть $0{,}3\text{ л}$.