Задание Физика 8 Класс №00051476
Тепловые Двигатели и Устройства
№2. Задание без номера
ID: 00051476
В тепловом пункте дома горячая вода из теплосети нагревает водопроводную воду, не смешиваясь с ней: обе воды текут по соседним тонким трубкам теплообменника. Каждую секунду через теплообменник проходит $3\text{ кг}$ воды теплосети, и она остывает с $90$ до $50\text{ }{}^\circ\text{С}$. Водопроводной воды за то же время проходит $2\text{ кг}$, и входит она при температуре $5\text{ }{}^\circ\text{С}$. Потерями теплоты пренебрегите.
С какой температурой водопроводная вода выходит из теплообменника?
Ответ дайте в градусах Цельсия.
Источник: Global_EE
Решение
Теплообменник — устройство, где горячая жидкость отдаёт теплоту холодной через тонкие металлические стенки. Потерь нет, значит, сколько теплоты за секунду отдала вода теплосети, столько же получила водопроводная. Это уравнение теплового баланса.
Вода теплосети за секунду остывает на $90 - 50 = 40\text{ }{}^\circ\text{С}$ и отдаёт:
$$Q = cm_1\Delta t_1 = 4\,200 \cdot 3 \cdot 40 = 504\,000\text{ Дж}.$$
Эту теплоту получают $2\text{ кг}$ водопроводной воды. Нагреваются они на:
$$\Delta t_2 = \dfrac{Q}{cm_2} = \dfrac{504\,000}{4\,200 \cdot 2} = 60\text{ }{}^\circ\text{С}.$$
Входила вода при $5\text{ }{}^\circ\text{С}$, значит, выходит при $5 + 60 = 65\text{ }{}^\circ\text{С}$ — как раз нормальная температура горячей воды в кране.
Проверим себя без джоулей. Обе жидкости — вода, теплоёмкость одна. Водопроводной воды за секунду в полтора раза меньше, поэтому она нагревается в полтора раза сильнее, чем остывает вода теплосети: $40 \cdot 1{,}5 = 60\text{ }{}^\circ\text{С}$. И $65\text{ }{}^\circ\text{С}$ ниже $90\text{ }{}^\circ\text{С}$, с которыми входит горячая вода, — горячее неё водопроводная вода стать не может.
Ответ
Другие задания по теме «Тепловые Двигатели и Устройства» (8)
- Задание — №00051485 — Чтобы измерить температуру горячей воды в тонкой пробирке, Лиза опустила в воду…
- Задание — №00051484 — Холодильник стоит в закрытой кухне, и его компрессор работает без остановки. За…
- Задание — №00051483 — Ученица проверяла два термоса одинакового объёма. В каждый она налила по 0,5кг…
- Задание — №00051482 — В конденсаторе паровой турбины пар, уже прошедший через турбину, превращается в…
- Задание — №00051481 — В комнате пять одинаковых окон со старыми деревянными рамами. Зимой через…
- Задание — №00051480 — На крыше дачи стоит солнечный водонагреватель. Площадь его коллектора 2м в…
- Задание — №00051479 — В старом частном доме вода в системе отопления движется без насоса: нагретая в…
- Задание — №00051478 — Чтобы проверить термос, в него положили 0,4кг льда при температуре 0 в степени…