2020-01-15
Один из спаев термопары находится в комнате при температуре $t_{1} = 27^{ \circ} С$, а второй - в теплоизолированном сосуде со льдом, имеющим температуру $t_{2} = 0^{ \circ} C$ (см. рисунок). Мощность, развиваемая термопарой, выделяется на сопротивлении нагревателя, который помещен в другой теплоизолированный сосуд, содержащий воду. Оцените, на сколько повысится температура воды к моменту окончания плавления льда. Считайте, что все сопротивление цепи сосредоточено в нагревателе. Массы воды и льда одинаковы. Удельная теплоемкость воды $c = - 4,2 кДж/(кг \cdot К)$, удельная теплота плавления льда $\lambda = 335 кДж/кг$.
Решение:
Можно сказать, что между $T_{1}$ и $T_{2}$ работает тепловая машина. Считая эту машину идеальной, запишем ее КПД:
$\eta = \frac{T_{2} - T_{2} }{T_{1} } = \frac{A}{Q_{1} } = \frac{A}{Q_{1} + A } = \frac{cm \Delta t}{m \lambda + cm \Delta t}$.
Отсюда искомая величина повышения температуры равна
$\Delta t = \frac{ \lambda }{c} \frac{T_{1} - T_{2} }{T_{2} } \approx 8 К$.