Задача по расходу пара за 5 минут кипения Студентка Маша утром поставила чайник на электрическую плиту и пошла в ванную. Вода в чайнике нагрелась от 25 0С до температуры кипения за 10 минут. По истечении этого времени, посмотрев на часы, Маша заторопилась на занятие, не позавтракала и забыла выключить плиту. Через 5 минут после выхода из дома Маша вернулась, вспомнив про плиту. Какая часть воды превратилась в пар к этому времени? Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг ∙ 0C), удельная теплота парообразования воды r = 2,3 ∙ 106 Дж/кг.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи используем закон сохранения энергии:

Qнагрев + Qпар = 0

Где Qнагрев - количество теплоты, затраченное на нагревание воды до температуры кипения, Qпар - количество теплоты, необходимое для испарения воды.

Qнагрев = mcΔt,

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.

m = 1 кг (пусть такая масса воды в чайнике),

Δt = 100°С - 25°С = 75°С

Qнагрев = 1 кг 4200 Дж/(кг°C) 75°C = 315000 Дж

Qпар = mr,

где r - удельная теплота парообразования воды.

Qпар = 1 кг 2,3 10^6 Дж/кг = 2,3 * 10^6 Дж

Теперь посчитаем, сколько пара образуется за 5 минут:

Qпар/Δt = m,

где Δt - время, за которое происходит испарение, m - масса испарившейся воды.

Δt = 5 минут = 300 секунд

m = (2,3 * 10^6 Дж) / 300 с = 7666,67 г = 7,67 кг

Таким образом, за 5 минут испарится примерно 7,67 кг воды. Всего в чайнике 1 кг воды, значит, превратится в пар примерно (7666,67 г / 1000 г) * 100% = 767%.

Итак, к моменту, когда Маша вернулась домой, примерно 767% воды в чайнике превратится в пар.