Кусочек льда нагревают от температуры 0 до кипения образовавшейся воды за время T. Через какое время расплавился лед? Мощность нагревателя постоянна, тепловыми потерями пренебречь.

Вопрос школьника по предмету Физика

Кусочек льда нагревают от температуры 0 до кипения образовавшейся воды за время T. Через какое время расплавился лед? Мощность нагревателя постоянна, тепловыми потерями пренебречь.

Ответ учителя по предмету Физика

1. Вся работа идёт на нагрев:

A = Q.

A = P*T. 

Q = Q1 + Q2.

Q1 = λ*m — плавление льда.

Q2 = C*m*(100° — 0°) — нагрев воды до температуры кипения. 

P*T = λ*m + C*m*(100° — 0°).

Так как мощность постоянна, выразим её:

Р = m*(λ + C*100°)/Т.

2. Во втором случае работа идёт только на плавление льда:

P*T1 = λ*m. 

P = λ*m/Т1. 

Приравниваем выражения:

m*(λ + C*100°)/Т = λ*m/Т1.

(λ + C*100°)/Т = λ/Т1.

Т1 = Т*λ/(λ + C*100°).

λ = 3,4*10⁵ Дж/кг (удельная теплота плавления льда), С = 4200 Дж/кг*С° (удельная теплота воды).

Т1 = Т*3,4*10⁵/(3,4*10⁵ + 4200*100) = 0,45*Т.