Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4713
2017-11-06 
Вода в кастрюле, имевшая температуру $10^{ \circ} С$, закипела на плитке через 10 минут. Через какое время после этого она выкипит вся? Как вы думаете, если подобный опыт проделать в действительности, больше или меньше расчетного будет фактическое время выпаривания?
Решение:
Для оценки достаточно рассмотреть упрощенную модель, в которой принимается, что все полученное от плитки тепло идет на нагревание и кипение. Количество тепла, необходимое, чтобы нагреть воду до кипения,
$Q_{1} = cm(t_{2} - t_{1})$.
Мощность электрической плитки
$P = \frac{Q_{1}}{\tau_{нагр}}$.
Количество тепла, необходимое, для испарения воды,
$Q_{2} = qm$.
Окончательный ответ:
$\tau_{исп} = \frac{Q_{2}}{P} = \frac{ \tau_{нагр} q}{c(t_{2} - t_{1})} \approx 60 мин$.
Фактическое время выпаривания будет больше, и вот почему. В действительности, одновременно с нагревом всегда имеются потери тепла от кастрюли в окружающее пространство, причем эти потери зависят от превышения текущей температуры кастрюли над температурой окружающей среды. Грубо говоря, пока кастрюля чуть тепленькая, потерь мало и вся мощность плитки идет на подогревание воды. Как только кастрюля станет горячей (при выпаривании), потери тепла увеличатся, и эффективная мощность плитки станет меньше, а время выпаривания соответственно увеличится. В решении задачи это не было учтено.
Вода в кастрюле, имевшая температуру $10^{ \circ} С$, закипела на плитке через 10 минут. Через какое время после этого она выкипит вся? Как вы думаете, если подобный опыт проделать в действительности, больше или меньше расчетного будет фактическое время выпаривания?
Решение:
Для оценки достаточно рассмотреть упрощенную модель, в которой принимается, что все полученное от плитки тепло идет на нагревание и кипение. Количество тепла, необходимое, чтобы нагреть воду до кипения,
$Q_{1} = cm(t_{2} - t_{1})$.
Мощность электрической плитки
$P = \frac{Q_{1}}{\tau_{нагр}}$.
Количество тепла, необходимое, для испарения воды,
$Q_{2} = qm$.
Окончательный ответ:
$\tau_{исп} = \frac{Q_{2}}{P} = \frac{ \tau_{нагр} q}{c(t_{2} - t_{1})} \approx 60 мин$.
Фактическое время выпаривания будет больше, и вот почему. В действительности, одновременно с нагревом всегда имеются потери тепла от кастрюли в окружающее пространство, причем эти потери зависят от превышения текущей температуры кастрюли над температурой окружающей среды. Грубо говоря, пока кастрюля чуть тепленькая, потерь мало и вся мощность плитки идет на подогревание воды. Как только кастрюля станет горячей (при выпаривании), потери тепла увеличатся, и эффективная мощность плитки станет меньше, а время выпаривания соответственно увеличится. В решении задачи это не было учтено.
