9. Физика
лед 10 кг при температуре -20 нагревается за 20 мин, 30 мин плавиться, за 20 мин достигает температуры кипения, кипит 15 мин и нагревается до 150 градусов за 15 мин.
1. начертить график зависимости температуры от времени
2. обозначить и подписать участки
графика
3. Вычислить общее количество теплоты
4. Найти массу природного газа, которое нужно для этих процессов, если тратиться 60 %
удельная теплоемкость водяного пара 2020 Дж\кгОс
Давайте рассмотрим задачу по физике шаг за шагом.
1. **График зависимости температуры от времени**:
Чтобы начертить график, нам нужно выделить основные этапы изменения температуры. У нас есть следующие этапы:
- **Этап 1**: Нагревание льда от -20 °C до 0 °C (20 мин).
- **Этап 2**: Плавление льда (преобразование в воду) при 0 °C (30 мин).
- **Этап 3**: Нагревание воды от 0 °C до 100 °C (20 мин).
- **Этап 4**: Кипение воды при 100 °C (15 мин).
- **Этап 5**: Нагревание водяного пара от 100 °C до 150 °C (15 мин).
График можно изобразить как линейные участки, где каждый участок соответствует описанному процессу. На оси абсцисс будет время, а на оси ординат — температура.
2. **Обозначить и подписать участки графика**:
- Отрезок 1: Нагревание льда (от -20 °C до 0 °C).
- Отрезок 2: Плавление льда (постоянная температура 0 °C).
- Отрезок 3: Нагревание воды (от 0 °C до 100 °C).
- Отрезок 4: Кипение воды (постоянная температура 100 °C).
- Отрезок 5: Нагревание водяного пара (от 100 °C до 150 °C).
3. **Вычислить общее количество теплоты**:
Для расчета теплоты используем формулы для каждого этапа.
- **Этап 1**: Нагревание льда:
\[ Q_1 = m \cdot c_{лед} \cdot \Delta T = 10 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/(кг°C)} \cdot 20 \, \text{°C} = 420000 \, \text{Дж} \]
- **Этап 2**: Плавление льда:
\[ Q_2 = m \cdot L_{плав} = 10 \, \text{кг} \cdot 334000 \, \text{Дж/кг} = 3340000 \, \text{Дж} \]
- **Этап 3**: Нагревание воды:
\[ Q_3 = m \cdot c_{вода} \cdot \Delta T = 10 \, \text{кг} \cdot 4180 \, \text{Дж/(кг°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 4180000 \, \text{Дж} \]
- **Этап 4**: Кипение воды:
\[ Q_4 = m \cdot L_{кип} = 10 \, \text{кг} \cdot 2260000 \, \text{Дж/кг} = 22600000 \, \text{Дж} \]
- **Этап 5**: Нагревание водяного пара:
\[ Q_5 = m \cdot c_{пар} \cdot \Delta T = 10 \, \text{кг} \cdot 2020 \, \text{Дж/(кг°C)} \cdot 50 \, \text{°C} = 1010000 \, \text{Дж} \]
Теперь мы суммируем количества теплоты:
\[ Q_{total} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 + Q_5 \]
\[ Q_{total} = 420000 + 3340000 + 4180000 + 22600000 + 1010000 \]
Посчитаем результат:
\[ Q_{total} = 33650000 \, \text{Дж} \]
4. **Найти массу природного газа**:
Если 60% теплоты будет использоваться, то фактическая теплоте, которую мы получаем из газа:
\[ Q_{исп} = Q_{total} \cdot 0,60 = 33650000 \cdot 0,60 = 20190000 \, \text{Дж} \]
Теперь, используя удельную теплоемкость водяного пара:
\[ m = \frac{Q_{исп}}{c_{пар} \cdot \Delta T} \]
Но, чтобы найти массу газа для деяния всей конечной теплоты, находим:
\[ m = \frac{20190000}{2020 \cdot 50} \]
\[ m = \frac{20190000}{101000} \approx 199,1 \, \text{кг} \]
Таким образом, необходимо примерно 199,1 кг природного газа для этих процессов. Надеюсь, это поможет вам в подготовке к экзамену! Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать!
