29.09.2008, 13:29
общий
это ответ
Здравствуйте, Комарова Айгуль!
1. Количество тепла Q1, которое необходимо, чтобы нагреть лёд на Delta T1 = 10 градусов и расплавить его, равно:
Q1 = m*Ci*(Delta T1) + m*lambda,
где m - масса льда, Ci - удельная теплоёмкость льда, lambda - удельная теплота плавления льда.
Количество тепла, необходимое, чтобы нагреть воду от 0C до 100C равно
Q2 = m*Cw*(Delta T2).
Здесь Delta T2 - изменение температуры (100 градусов), m - масса воды, равная массе льда, Cw - удельная теплоёмкость воды.
Количество тепла, которое получает нагреваемое вещество в единицу времени, равно мощности нагревателя минус тепло, отдаваемое в окружающую среду. Мощность нагревателя постоянна, а отдаваемое тепло может зависеть от температуры. Мы будем пренебрегать этой зависимостью (данных, чтобы её учесть, всё равно недостаточно). Таким образом предполагается, что в единицу времени нагреваемое вещество всегда получает одинаковое количество тепла. Тогда время, необходимое для получения некоторого количества тепла пропорционально этому теплу.
То есть
t2 = t1*(Q2/Q1) = t1*(Ci*(Delta T1) + lambda)/(Cw*(Delta T2))) =
= (6 мин) *(4,19*100)/( 2,09*10 + 334) = 7,1 мин.
То есть, вода закипит примерно через 7 минут после того, как растаял лёд.
2. Изменение уровня воды при вытаскивании льда соответствует объёму, вытесненному куском льда. Этот объем равен h*S = 6*200 = 1200 см^3. Масса плавающего куска льда равна массе вытесненной воды:
1200 см^3 * 1 г/см^3 = 1,2 кг.
Так как в воду погружена половина куска льда, объем куска льда вместе с воздушными полостями равен 2400 см^3. Объем собственно льда (без воздушных полостей) находится по массе и плотности. Он равен:
(1,2 кг)/ (917 кг/м^3) = 0,0013 м^3 = 1309 см^3.
Таким образом, объем воздушных полостей равен
2400 - 1309 = 1091 см^3.