Zahřívání směsi
Zdravím. Mám tady příklad z fyzikální olmypiády, ke kterému mám dotazy. Pomůžete mi prosím?
V tepelně izolované nádobě se nacházela směs ledu a vody. Do nádoby jsme vlo-
žili ponorný vařič s tepelným výkonem P = 400 W a míchačku, která v nádobě
udržovala tepelnou rovnováhu. Na konci každé minuty jsme zapisovali teplotu.
První dvě minuty po zapnutí vařiče se teplota neměnila. Ve třetí minutě stoupla
o 2,0◦C, ve čtvrté a páté minutě vždy o dalších 8,0 ◦C.
a) Kolik ledu a kolik vody bylo na počátku v nádobě?
b) Jak dlouho trvalo, než led roztál?
c) Za jak dlouho se voda začala vařit? Za jak dlouho se vyvařila polovina vody
v nádobě?
Ztráty tepla do okolí zanedbejte.
Měrné skupenské teplo tání ledu lt = 332 kJ·kg−1
, měrná tepelná kapacita vody
c = 4 200 J * kg−1 * K−1
měrné skupenské teplo varu vody lv = 2,26 MJ · kg−1
a)
předpokládám, že během prvních dvou minut se led rozpouštěl (teplota byla 0 stupňů celsia) - teplo bylo využíváno na přechod vody z pevného skupenství do kapalného. Podle toho, že se 4 i 5 minutu teplota zvýšila shodně o 8 stupňů celsia, usuzuji, že se zvyšovala konstantně už od dvou minut a tří čtvrtin - nárůst teploty o 2 stupně. - led se rozpouštěl 2,75 minuty.
Na otázku kolik je v nádobě ledu... z času 2,75 minut=165s, se za pomocí vzorce t=W/P vypočítá práce = 165*400=66000J.
Pak hmotnost ledu = W/l_t=0,2kg.
A za jak dlouho se voda začala vařit? 1minuta ohřívání=8 (Δt) * 4200 (c) * m vody/400 (P)
m=0,714kg
než se začne vařit, tak Q=c*m*Δt=4200*0,714*100=300 000J, a t=Q/P ; t=300 000/400=750s=12,5 minuty
A než se polovina vypaří? Q=l_v*m/2=2260 000J*0,714/2=806 820J a t=Q/P ; t=806 820/400=2017,05s=33,61 minut.
Je to tak dobře? Děkuji.
V tepelně izolované nádobě se nacházela směs ledu a vody. Do nádoby jsme vlo-
žili ponorný vařič s tepelným výkonem P = 400 W a míchačku, která v nádobě
udržovala tepelnou rovnováhu. Na konci každé minuty jsme zapisovali teplotu.
První dvě minuty po zapnutí vařiče se teplota neměnila. Ve třetí minutě stoupla
o 2,0◦C, ve čtvrté a páté minutě vždy o dalších 8,0 ◦C.
a) Kolik ledu a kolik vody bylo na počátku v nádobě?
b) Jak dlouho trvalo, než led roztál?
c) Za jak dlouho se voda začala vařit? Za jak dlouho se vyvařila polovina vody
v nádobě?
Ztráty tepla do okolí zanedbejte.
Měrné skupenské teplo tání ledu lt = 332 kJ·kg−1
, měrná tepelná kapacita vody
c = 4 200 J * kg−1 * K−1
měrné skupenské teplo varu vody lv = 2,26 MJ · kg−1
a)
předpokládám, že během prvních dvou minut se led rozpouštěl (teplota byla 0 stupňů celsia) - teplo bylo využíváno na přechod vody z pevného skupenství do kapalného. Podle toho, že se 4 i 5 minutu teplota zvýšila shodně o 8 stupňů celsia, usuzuji, že se zvyšovala konstantně už od dvou minut a tří čtvrtin - nárůst teploty o 2 stupně. - led se rozpouštěl 2,75 minuty.
Na otázku kolik je v nádobě ledu... z času 2,75 minut=165s, se za pomocí vzorce t=W/P vypočítá práce = 165*400=66000J.
Pak hmotnost ledu = W/l_t=0,2kg.
A za jak dlouho se voda začala vařit? 1minuta ohřívání=8 (Δt) * 4200 (c) * m vody/400 (P)
m=0,714kg
než se začne vařit, tak Q=c*m*Δt=4200*0,714*100=300 000J, a t=Q/P ; t=300 000/400=750s=12,5 minuty
A než se polovina vypaří? Q=l_v*m/2=2260 000J*0,714/2=806 820J a t=Q/P ; t=806 820/400=2017,05s=33,61 minut.
Je to tak dobře? Děkuji.
Odpovědi
Diskuze
Tání ledu trvalo 2,75 min, spotřebovaná práce byla 2,75*400*60 = 66000J
m(led) = 66000/332000 = 0,1988kg.
Počáteční množství vody tedy bylo m(H2Opoč.) = 0,7143 - 0,1988 = 0,5155kg.
Stačí?