Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12963
2020-02-08 
В тонкостенный стакан налили 200 г воды и при помощи опушенного в воду нагревателя постоянной мощности 50 Вт стараются вскипятить воду. Ничего не получается - вода никак не нагревается выше $60^{ \circ} С$. Выключим нагреватель и накроем стакан листком бумаги - вода при этом остынет от $60^{ \circ} С$ до $59^{ \circ} С$ за 20 секунд. Если бы мы не накрывали стакан листком бумаги, а вместо этого поставит его на теплоизолирующую пробковую подставку, то вода в стакане остыла бы от $60^{ \circ} С$ до $59^{ \circ} С$ за 30 секунд. Повторим теперь нагревание, но стакан установим на подставку и накроем его листком бумаги. Сколько времени займет в этом случае нагрев воды от $59^{ \circ} С$ до $60^{ \circ} С$?
Решение:
Из условия задачи ясно, что при температуре $60^{ \circ} С$ потери тепловой мощности в окружающее пространство достигают 50 Вт. Основные причины ухода тепла - испарение, теплопередача через дно стакана и через его боковую поверхность. При помощи листка бумаги мы снижаем потери на испарение, а пробковая подставка убирает теплопередачу через дно стакана. Остывая на 1 градус за 20 секунд в первом случае, наша порция воды отдает в окружающую среду $\frac{4200 \cdot 0,2 \cdot 1}{20} = 42 Вт$, значит, потери на испарение составляют 8 Вт. При остывании с подставкой за 30 секунд стакан отдает мощность 28 Вт, значит, потери тепла через дно подставка уменьшает на 22 Вт. Оба приспособления вместе снизят отдаваемую мощность на 30 Вт; следовательно, эти 30 из 50 Вт будут идти на нагревание воды. На 1 градус при этих условиях вода нагреется за 840 /30 с = 28 с. При решении задачи мы считали, что мощность потерь в диапазоне 59 - 60 градусов практически постоянна.
В тонкостенный стакан налили 200 г воды и при помощи опушенного в воду нагревателя постоянной мощности 50 Вт стараются вскипятить воду. Ничего не получается - вода никак не нагревается выше $60^{ \circ} С$. Выключим нагреватель и накроем стакан листком бумаги - вода при этом остынет от $60^{ \circ} С$ до $59^{ \circ} С$ за 20 секунд. Если бы мы не накрывали стакан листком бумаги, а вместо этого поставит его на теплоизолирующую пробковую подставку, то вода в стакане остыла бы от $60^{ \circ} С$ до $59^{ \circ} С$ за 30 секунд. Повторим теперь нагревание, но стакан установим на подставку и накроем его листком бумаги. Сколько времени займет в этом случае нагрев воды от $59^{ \circ} С$ до $60^{ \circ} С$?
Решение:
Из условия задачи ясно, что при температуре $60^{ \circ} С$ потери тепловой мощности в окружающее пространство достигают 50 Вт. Основные причины ухода тепла - испарение, теплопередача через дно стакана и через его боковую поверхность. При помощи листка бумаги мы снижаем потери на испарение, а пробковая подставка убирает теплопередачу через дно стакана. Остывая на 1 градус за 20 секунд в первом случае, наша порция воды отдает в окружающую среду $\frac{4200 \cdot 0,2 \cdot 1}{20} = 42 Вт$, значит, потери на испарение составляют 8 Вт. При остывании с подставкой за 30 секунд стакан отдает мощность 28 Вт, значит, потери тепла через дно подставка уменьшает на 22 Вт. Оба приспособления вместе снизят отдаваемую мощность на 30 Вт; следовательно, эти 30 из 50 Вт будут идти на нагревание воды. На 1 градус при этих условиях вода нагреется за 840 /30 с = 28 с. При решении задачи мы считали, что мощность потерь в диапазоне 59 - 60 градусов практически постоянна.
