Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 6638
2018-03-10 
В кастрюле глубиной 10 см и объемом 1 литр нагревают на плите 100 г молока. Температура молока поднялась от $85^{ \circ} С$ до $95^{ \circ} С$ за 5 минут. Через какое время молоко «убежит»?
Решение:
На поверхности молока при кипячении возникает плотная пенка, которая не дает выйти наружу образовавшимся парам - эти пары быстро поднимают пенку до верха кастрюли и молоко, смешанное с паром, выплескивается наружу—«убегает». Для того чтобы провести оценку, будем считать, что молоко—это та же вода (про которую мы все знаем: удельная теплоемкость $c = 4200 Дж/кг \cdot К$, удельная теплота парообразования $\lambda = 2,2 МДж/кг$). Можно считать, что теплоотдача наружу не меняется—это значит, что приток тепла в систему можно считать постоянным.
Мы знаем, что интенсивность парообразования сильно увеличивается с приближением к температуре кипения, т. е. можно считать, что почти до самой температуры кипения все тепло идет на нагревание, а потом — на испарение молока. Осталось найти массу пара под пенкой: воспользуемся уравнением Клапейрона — Менделеева, считая давление паров равным 1 атм:
$m = \mu PV/RT \approx 0,5 г$.
Теперь легко оценить интересующее нас время: для нагрева 100 г воды на 10 градусов нужно затратить 4200 Дж, а на испарение 0,5 г воды—1100 Дж, значит искомое время составит 2,5 мин на нагрев до температуры кипения и еще $5 \cdot 1100/4200 \approx 1,3 мин$, а всего—примерно 4 минуты. Можно этн цифры проверить на практике.
В кастрюле глубиной 10 см и объемом 1 литр нагревают на плите 100 г молока. Температура молока поднялась от $85^{ \circ} С$ до $95^{ \circ} С$ за 5 минут. Через какое время молоко «убежит»?
Решение:
На поверхности молока при кипячении возникает плотная пенка, которая не дает выйти наружу образовавшимся парам - эти пары быстро поднимают пенку до верха кастрюли и молоко, смешанное с паром, выплескивается наружу—«убегает». Для того чтобы провести оценку, будем считать, что молоко—это та же вода (про которую мы все знаем: удельная теплоемкость $c = 4200 Дж/кг \cdot К$, удельная теплота парообразования $\lambda = 2,2 МДж/кг$). Можно считать, что теплоотдача наружу не меняется—это значит, что приток тепла в систему можно считать постоянным.
Мы знаем, что интенсивность парообразования сильно увеличивается с приближением к температуре кипения, т. е. можно считать, что почти до самой температуры кипения все тепло идет на нагревание, а потом — на испарение молока. Осталось найти массу пара под пенкой: воспользуемся уравнением Клапейрона — Менделеева, считая давление паров равным 1 атм:
$m = \mu PV/RT \approx 0,5 г$.
Теперь легко оценить интересующее нас время: для нагрева 100 г воды на 10 градусов нужно затратить 4200 Дж, а на испарение 0,5 г воды—1100 Дж, значит искомое время составит 2,5 мин на нагрев до температуры кипения и еще $5 \cdot 1100/4200 \approx 1,3 мин$, а всего—примерно 4 минуты. Можно этн цифры проверить на практике.
