Вопрос школьника
В кастрюлю налили холодной воды при температуре t1 = 9 0C и поставили на плиту, не закрывая крышкой. Через t1 = 10 мин вода закипела. Через какое время после начала кипения вода полностью испарится?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимой для испарения воды:
Q = m * L,
где Q — количество теплоты, м — масса воды, L — удельная теплота испарения.
Для расчета массы воды необходимо знать ее объем. Предположим, что в кастрюлю налили 1 литр воды. Тогда масса воды будет равна ее плотности, которая при температуре 9°C составляет 999,7 кг/м³:
m = V * p = 1 л * 0,9997 кг/л = 0,9997 кг.
Удельная теплота испарения воды при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) составляет 2257 кДж/кг.
Теперь можно рассчитать количество теплоты, необходимое для испарения всей воды:
Q = m * L = 0,9997 кг * 2257 кДж/кг = 2254,5 кДж.
Для расчета времени, необходимого для испарения всей воды, необходимо знать мощность плиты и коэффициент использования тепла. Предположим, что мощность плиты составляет 2 кВт, а коэффициент использования тепла — 0,8. Тогда количество теплоты, выделяемое плитой в единицу времени, будет равно:
P = 2 кВт * 0,8 = 1,6 кВт.
Теперь можно рассчитать время, необходимое для выделения теплоты, достаточной для испарения всей воды:
t = Q / P = 2254,5 кДж / 1,6 кВт = 1409,1 секунд = 23,5 минут.
Таким образом, время, необходимое для полного испарения воды, составляет 23,5 минуты после начала кипения.
