ОЛИМПИАДА ФИЗИКА ПЖПЖПЖ Ёжик и Медвежонок захотели попить чай, но увлеклись и провели научный эксперимент. Они налили в чайник
V=2 л холодной воды и поставили его на плиту. Через
30 минут вода закипела. Медвежонок долил в чайник еще
2 л холодной воды. Ёжик с Медвежонком дождались, когда вода снова закипела (на это потребовалось t 2 =20 минут), и выключили плиту. После этого они дождались, когда плита полностью остынет и смогли определить массу воды, которая испарилась из чайника после выключения плиты.

Какой результат в граммах они получили?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии. После того, как вода закипела в первый раз, в чайнике стало 2 л горячей воды. После долива 2 л холодной воды, температура воды в чайнике снизилась и вода снова закипела через 20 минут.

Мы знаем, что во время кипения вода теряет тепло за счет испарения. Используем формулу:

Q = mL
где Q - теплота испарения, m - масса испарившейся воды, L - теплота испарения воды.

Для расчета массы испарившейся воды найдем количество тепла, которое вышло из системы после выключения плиты. Это тепло равно сумме тепла, которое вышло при первом закипании и тепла, которое вышло после второго закипания.

Q = mL + mL
Q = mL(1 + 1) = 2mL.

Известно, что теплота испарения воды L = 2260 кДж/кг = 2260 Дж/г.

Подставляем данные:

Q = 2m * 2260
Q = 4520m Дж.

Теперь можем выразить массу испарившейся воды:

4520m = mcΔT
где c - удельная теплоемкость воды = 4.18 Дж/(г*°C), ΔT - изменение температуры.

Так как вода испаряется при 100°C, а окружающая среда в этот момент находится при комнатной температуре, то ΔT = 100°C.

4520m = 4.18 m 100
4520m = 418m
m ≈ 10.72 г.

Итак, масса испарившейся воды составляет примерно 10.72 грамма.