Дано:
Сопротивление проволоки, R = 800 Ом
Сила тока, I = 1 A
Время плавления льда, τ1 = 600 с
Время нагревания воды, τ2 = 180 с
Изменение температуры воды после плавления, Δt = 10 °C
Удельная теплота плавления льда, L = 336 кДж/кг = 336000 Дж/кг
Удельная теплоемкость воды, c = 4200 Дж/(кг * °C)
Найти:
Начальную массу льда (m1) и начальную массу воды в жидком состоянии (m2)
Решение:
На первом этапе количество теплоты λm1, на втором этапе – количество теплоты c(m1+m2)Δt.
Поскольку мощность электронагревателя составляет I^2R, получаем уравнения:
I^2Rτ1 = λm1
I^2Rτ2 = c(m1+m2)Δt
Решая уравнения, находим:
m1 = I^2Rτ1 / L ≈ 1.43 кг
m2 = I^2Rτ2 / (cΔt) - m1 ≈ 2 кг
Ответ:
Начальная масса льда (m1) составляет примерно 1.43 кг, а начальная масса воды в жидком состоянии (m2) примерно 2 кг.