ГДЗ ВПР. Физика. 8 класс. Вариант 2. Часть 2 Нагреватель мощностью P = 60 Вт помещён в кипящую воду. Удельная теплота...

ВПР. Физика. 8 класс. Вариант 2. Часть 2

Нагреватель мощностью $P = 60$ Вт помещён в кипящую воду. Удельная теплота парообразования воды $L = 2,3$ МДж/кг. За время $\tau = 300$ с испарилось $m = 2,3$ г воды.

Сколько тепла выделит нагреватель за указанное время?
Какая доля $\alpha$ количества теплоты, выделенного нагревателем, пошла на испарение воды? Дайте ответ в процентах.
В каком диапазоне может лежать эта доля, если известно, что в опыте масса испарившейся воды измерялась с погрешностью $\Delta m = 0,1$ г, а мощность нагревателя известна с точностью $\varepsilon = 3\%$ (т. е. может отклоняться на $3\%$ как в большую, так и в меньшую сторону)? Остальные величины известны точно. Дайте ответ в процентах.

Решение:

1. Количество теплоты, выделенное нагревателем Количество теплоты $Q_{полн}$, выделяемое нагревателем за время $\tau$, определяется по формуле:

Q_{полн} = P \cdot \tau

Подставим значения:

Q_{полн} = 60 \text{ Вт} \cdot 300 \text{ с} = 18\,000 \text{ Дж} = 18 \text{ кДж}

2. Доля теплоты, пошедшая на испарение Количество теплоты, необходимое для испарения массы $m$ кипящей воды:

Q_{исп} = L \cdot m

Переведем массу в СИ: $m = 2,3 \text{ г} = 0,0023 \text{ кг}$. Удельная теплота парообразования: $L = 2,3 \text{ МДж/кг} = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$.

Q_{исп} = 2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг} \cdot 0,0023 \text{ кг} = 5290 \text{ Дж}

Доля $\alpha$ в процентах:

\alpha = \frac{Q_{исп}}{Q_{полн}} \cdot 100\% = \frac{5290}{18000} \cdot 100\% \approx 29,4\%

3. Диапазон значений доли $\alpha$ Формула для расчета доли: $\alpha = \frac{L \cdot m}{P \cdot \tau}$. Учтем погрешности:

Масса $m$ может принимать значения от $m_{min} = 2,3 - 0,1 = 2,2$ г до $m_{max} = 2,3 + 0,1 = 2,4$ г.
Мощность $P$ может отклоняться на $3\%$: $P_{min} = 60 \cdot (1 - 0,03) = 58,2$ Вт; $P_{max} = 60 \cdot (1 + 0,03) = 61,8$ Вт.

Минимальное значение доли $\alpha_{min}$ будет при минимальной массе и максимальной мощности:

\alpha_{min} = \frac{L \cdot m_{min}}{P_{max} \cdot \tau} = \frac{2,3 \cdot 10^6 \cdot 0,0022}{61,8 \cdot 300} = \frac{5060}{18540} \approx 27,3\%

Максимальное значение доли $\alpha_{max}$ будет при максимальной массе и минимальной мощности:

\alpha_{max} = \frac{L \cdot m_{max}}{P_{min} \cdot \tau} = \frac{2,3 \cdot 10^6 \cdot 0,0024}{58,2 \cdot 300} = \frac{5520}{17460} \approx 31,6\%

Ответ: 1) 18 кДж; 2) 29,4%; 3) от 27,3% до 31,6%.

Сообщить об ошибке