В четыре одинаковых калориметра со встроенными одинаковыми нагревательными элементами поместили четыре порции одной и той же жидкости.Известны темплоёмкости этих порций и…
В четыре одинаковых калориметра со встроенными одинаковыми нагревательными элементами поместили четыре порции одной и той же жидкости.Известны темплоёмкости этих порций и начальные температуры: 1.2400 Дж при 80 градусах 2.2700 Дж при 80 градусах 3.2400 дж при 90 градусах 3. 2700 дж при 90 градусах. Теплообмена с окружающей средой не происходит,теплоемкость калориметров пренебрежимо мала. Жидкость в каком из калориметров быстрее нагреется до температуры кипения?
Ключевая идея: при одинаковой мощности нагревателя время нагрева до заданной температуры пропорционально необходимому ввести количеству тепла Q = C (Tb − Ti), где C — теплоёмкость порции, Tb — температура кипения (при нормальном давлении Tb ≈ 100°C), Ti — начальная температура.
Данные:
- Калориметр 1: C1 = 1.2400 Дж/°C, Ti = 80°C
- Калориметр 2: C2 = 2.2700 Дж/°C, Ti = 80°C
- Калориметр 3: C3 = 3.2400 Дж/°C, Ti = 90°C
- Калориметр 4: C4 = 3.2700 Дж/°C, Ti = 90°C
Tb = 100°C, поэтому ΔT:
- для 1 и 2: ΔT1 = ΔT2 = 100 − 80 = 20°C
- для 3 и 4: ΔT3 = ΔT4 = 100 − 90 = 10°C
Расчёт необходимого тепла Qi:
- Q1 = C1 · ΔT1 = 1.2400 · 20 = 24.800 Дж
- Q2 = C2 · ΔT2 = 2.2700 · 20 = 45.400 Дж
- Q3 = C3 · ΔT3 = 3.2400 · 10 = 32.400 Дж
- Q4 = C4 · ΔT4 = 3.2700 · 10 = 32.700 Дж
Поскольку мощность нагревателя одинакова во всех четырех калориметрах, время до достижения Tb пропорционально Qi. Самое маленькое Q требует наименьшее количество тепла, значит и наименьшее время.
Вывод: Жидкость в первом калориметре нагреется до кипения быстрее остальных.
