Тепловые Явления — Задание 5 Физика 8 Класс №00049030

Турист поленился дойти до проруби, и теперь ему сидеть у котелка дольше. Давай посчитаем, насколько дольше.

Дано: объём воды $V=3\text{ л}$, снега $m=3\text{ кг}$ при $0\ {}^\circ\text{С}$, $\rho=1000\text{ кг/м}^3$, $\lambda=330\text{ кДж/кг}$, $P=1{,}5\text{ кВт}$.

Вопрос 1. Массу воды даёт плотность: масса равна плотности, умноженной на объём. Плотность записана через кубометры, поэтому литры переводим. В одном кубометре $1000$ литров:

$$V=3\text{ л}=0{,}003\text{ м}^3$$

Теперь масса воды:

$$m_{\text{в}}=\rho V=1000\cdot0{,}003=3\text{ кг}$$

Вышло, что снега турист насыпал ровно столько же по массе, сколько хотел взять воды.

Вопрос 2. Снег это кристаллики льда, и лежит он при $0\ {}^\circ\text{С}$, то есть уже при температуре плавления. Греть его не надо, он сразу начнёт таять. Значит, вся теплота идёт только на плавление. Удельная теплота плавления говорит, что на каждый килограмм надо $330\text{ кДж}$. Килограммов у нас три:

$$Q=\lambda m=330\cdot3=990\text{ кДж}$$

Вопрос 3. Сравним два котелка. В одном вода при $0\ {}^\circ\text{С}$, в другом снег при $0\ {}^\circ\text{С}$, масса одинаковая. Снег сначала тает, и пока он тает, температура не растёт. Как только растаял, в котелке те же $3\text{ кг}$ воды при $0\ {}^\circ\text{С}$, и дальше всё идёт точно так же, как у воды из проруби. Поэтому лишнее ожидание это только время таяния.

Мощность показывает теплоту за одну секунду: $1{,}5\text{ кВт}$ это $1{,}5\text{ кДж}$ каждую секунду. Находим время, за которое горелка выдаст всю теплоту плавления:

$$t=\dfrac{Q}{P}=\dfrac{990}{1{,}5}=660\text{ с}$$

Переведём в минуты, в каждой по $60$ секунд:

$$\dfrac{660}{60}=11\text{ мин}$$

Проверим себя: за $660$ секунд горелка выдаёт $1{,}5\cdot660=990\text{ кДж}$, столько и просил снег.