При легкой прогулке человек тратит примерно 40 кал за 1000 шагов. Сколько шагов нужно сделать, чтобы вскипятить воду массой 2 кг в железном чайнике массой 500 грамм, если учесть, что вся энергия переходит воде и чайнику, а их начальная температура 20℃?
от

1 Ответ

Дано:
Масса воды (m) = 2 кг
Масса железного чайника (M) = 500 г = 0.5 кг
Начальная температура (T1) = 20°C
Требуемая конечная температура (T2) = 100°C
Удельная теплоемкость воды (c1) ≈ 4.18 кДж/(кг°C)
Удельная теплоемкость железа (c2) ≈ 0.45 кДж/(кг°C)

Найти:
Количество шагов, необходимое для вскипячивания воды

Решение:
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды и чайника до точки кипения. Для этого используем формулу Q = mcΔT, где m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Для воды: Q1 = 2 кг * 4.18 кДж/(кг°C) * (100°C - 20°C) = 668 кДж
Для чайника: Q2 = 0.5 кг * 0.45 кДж/(кг°C) * (100°C - 20°C) = 18 кДж

Суммарное количество теплоты: Q = Q1 + Q2 = 668 кДж + 18 кДж = 686 кДж

Теперь используем информацию о прогулке: 40 кал за 1000 шагов. Посчитаем количество калорий для вскипячивания воды: 1 кДж = 239 ккал, следовательно, для вскипячивания воды потребуется: 686 кДж * 239 ккал/кДж = 163954 ккал

Теперь найдем количество шагов: 163954 ккал / 40 ккал/1000 шагов ≈ 4098.85 шагов

Ответ:
Для вскипячивания воды в чайнике потребуется примерно 4099 шагов.
от