22

Решение: Нагревание калориметра током

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Основы термодинамики
ПовышеннаяФИПИCFFE85Развёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В алюминиевом калориметре массой 100 г находится 200 г воды при комнатной температуре. Затем в воду опустили спираль сопротивлением 2 Ом, подключённую к источнику напряжением 12 В. На сколько градусов нагреется калориметр с водой за 5 мин, если потери энергии в окружающую среду составляют 25%?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Найдём мощность электрического тока в спирали:

$$P = \dfrac{U^2}{R} = \dfrac{12^2}{2} = 72\ \text{Вт}$$
2

За время $t = 5\ \text{мин} = 300\ \text{с}$ спираль выделит энергию:

$$A = Pt = 72 \cdot 300 = 21600\ \text{Дж}$$
3

С учётом потерь 25% на нагревание воды и калориметра пойдёт 75% выделившейся энергии:

$$Q = 0{,}75A = 0{,}75 \cdot 21600 = 16200\ \text{Дж}$$
4

Запишем количество теплоты, полученное водой и алюминиевым калориметром:

$$Q = (m_\text{в}c_\text{в} + m_\text{к}c_\text{к})\Delta t$$

Подставим $m_\text{в} = 0{,}2\ \text{кг}$, $c_\text{в} = 4200\ \text{Дж/(кг\cdot{}^\circ\text{C})}$, $m_\text{к} = 0{,}1\ \text{кг}$ и $c_\text{к} = 900\ \text{Дж/(кг\cdot{}^\circ\text{C})}$:

$$\Delta t = \dfrac{16200}{0{,}2 \cdot 4200 + 0{,}1 \cdot 900} = \dfrac{16200}{930} \approx 17{,}4\ ^\circ\text{C}$$
Ответ

Калориметр с водой нагреется примерно на $17\ ^\circ\text{C}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывают теплоёмкость алюминиевого калориметра.

Используют всю электрическую энергию, не вычитая 25% потерь.

Не переводят время из минут в секунды.

Используют массу воды или калориметра в граммах вместо килограммов.

Закрепить приёмВ теме «Основы термодинамики» ещё 143 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Основы термодинамики»: в ней 144 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.