ВсОШ 2024, Муницип, 10 класс, задачи 15–17
На конфорку поставили чайник. Известно, что конфорка потребляет из баллона сжиженного газа в час. Плотность сжиженного газа в баллоне . Удельная теплота сгорания газа . Будем считать, что непосредственно чайнику от конфорки передаётся теплоты сгорания газа. Чайник закипел, при этом из его носика выходит струя пара со скоростью . Площадь поперечного сечения носика чайника . Плотность водяного пара при атмосферном давлении и температуре равна . Теплоёмкость самого чайника пренебрежимо мала. Удельная теплоёмкость воды , удельная теплота парообразования воды .
1. Какую мощность чайник получает от сгорания газа? Дайте ответ в с округлением до десятых долей.
2. Какая часть этой мощности затрачивается на парообразование? Дайте ответ в процентах с округлением до целого числа.
3. В момент, когда масса воды в чайнике была равна , подачу газа выключили, а носик чайника сразу же плотно закрыли крышечкой. Оцените время, за которое чайник с водой остынет на , считая мощность тепловых потерь в окружающую среду неизменной. Дайте ответ в секундах с округлением до целого числа.
Решение.
1. Рассчитаем подводимую к чайнику мощность:
2. Для расчёта мощности, идущей на парообразование, умножим массовый расход пара на удельную теплоту парообразования:
что составляет
от общей мощности, подводимой к чайнику.
3. Оставшаяся мощность — это мощность тепловых потерь чайника с водой в окружающую среду при температуре . Она зависит от разности температур чайника и окружающей среды, но изменение температуры при остывании мало, и именно поэтому можно считать мощность потерь примерно постоянной. Тогда для оценки времени остывания достаточно поделить изменение внутренней энергии воды на мощность тепловых потерь:
Ответы.
| Вопрос | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| Ответ |
Максимальный балл за задачу