В тонкостенном сосуде набрано 1 кг воды

Два мастера, Гриша и Паша, работали в мастерской по изготовлению различных предметов из металла. Однажды Гриша заметил, что в работе по изготовлению тонкостенных сосудов может быть полезен тонкий алюминиевый стакан, наличие которого изображённо на рисунке ниже. Идея заключалась в том, чтобы заполнив сосуд полностью водой массой 1 кг и нагревая его на электрической плите, найти такую мощность электрического кипятильника, при которой сосуд будет кипеть.

Схема эксперимента:

Выполнение эксперимента

Гриша и Паша приступили к проведению эксперимента. Стакан, имеющий массу равную 1 кг, был помещён на электрическую плиту и включен кипятильник. Гриша начал подготовку к эксперименту: измерил сопротивление резистора, количество воды в стакане, а также изменение его массы с течением времени.

Результаты эксперимента:

• Масса стакана с водой в начале эксперимента — 1 кг.
• Масса стакана с водой через 30 секунд после начала эксперимента — 0.96 кг.
• Сопротивление резистора — 10 Ом.
• Количество воды в стакане — постоянная величина.

Рассчитав полезную работу электроплитки и определив потери теплоты, Гриша и Паша выяснили, что электрическая мощность кипятильника, при которой сосуд кипел, составляет около 1000 кДж/кг. Следовательно, сосуд, заполненный водой массой 1 кг, должен нагреться до температуры кипения, считая постоянной.

Таким образом, Гриша и Паша успешно провели эксперимент с тонкостенным сосудом, заполненным водой массой 1 кг. Они выяснили, что для того чтобы сосуд кипел, необходимо приложить мощность кипятильника около 1000 кДж/кг. Этот эксперимент позволил им получить полезные данные о теплопередаче и энергии в системе сосуда и воды.

Тонкостенный сосуд налили воду массой 1 кг

При эксперименте с тонкостенным сосудом, в котором было налито 1 кг воды, мы сделали несколько предположений и пренебрегли некоторыми факторами. Вначале, мы пренебрегли массой сосуда и считали, что вода занимает весь его объем. Также, мы пренебрегли теплоотдачей от сосуда в окружающую среду, а также потерями тепла внутри самой воды. Мы считали, что температура воды остается постоянной и равной 100°C.

На эксперименте присутствовали два участника — Илья и Женя. Илья, который работал с резистором, подключил его к батарейке и поднял температуру на нагревателе до 100°C. Женя, которому была поручена задача собрать экспериментальную установку, соединил сосуд с нагревателем с помощью проводов. Таким образом, сосуд и нагреватель были соединены и образовали закрытую систему.

Для дальнейших вычислений мы взяли кусок материала, из которого был сделан сосуд, и измерили его массу. Она составила 0,5 кг. Затем мы поставили заготовку на электроплитку и начали нагревание.

Согласно физическим законам, для нагревания заданной массы вещества требуется определенное количество теплоты. Оно зависит от массы самого вещества и его теплоемкости. Для воды, которая была налита в сосуд, теплоемкость приведена к постоянной объемной величине и равна 4,186 кДж/кг*°C. Таким образом, найдем количество теплоты, которое требуется для нагревания воды:

Масса вещества	1 кг
Теплоемкость	4,186 кДж/кг*°C
Изменение температуры	100°C — 20°C = 80°C

Подставив данные в формулу, получим:

Количество теплоты = масса * теплоемкость * изменение температуры = 1 кг * 4,186 кДж/кг*°C * 80°C = 335,36 кДж.

Таким образом, чтобы нагреть 1 кг воды с начальной температурой 20°C до 100°C, требуется 335,36 кДж теплоты.

На основе этих вычислений Илья и Женя начали нагревать воду. При нагревании происходят химические и физические процессы, в результате чего вода вскипает и переходит из жидкого состояния в газообразное.

Изображенная на схеме установка демонстрирует процесс нагревания сосуда с водой. Нагреватель, обозначенный красным цветом, подключен к источнику постоянного напряжения. Реостат, обозначенный синим цветом, позволяет регулировать ток, нагреватель и резистор находятся в электрических цепях, а сосуд с водой подключены к главной цепи.

Однако, при проведении эксперимента стало ясно, что полученные вычисленные значения не соответствуют практике. На самом деле, чтобы вскипела 1 кг вода, необходимо гораздо большее количество теплоты, чем 335,36 кДж. Наше предположение о пренебрежении массой сосуда оказалось неверным. Вода не занимает всю его область и на самом деле, масса сосуда включается в расчетную формулу для определения количества теплоты, необходимого для нагревания воды.

Нам пришлось принять другие предположения и пересчитать значения. Кроме того, мы учли, что при охлаждении вода теряет определенное количество теплоты, поэтому нагревание не протекает с постоянной скоростью и мы должны учесть этот фактор.

Таким образом, вместо пренебрежения массой сосуда, мы учли его вес и заменили значение на реальную массу. Также, мы учли потери теплоты в окружающую среду и внутри самой воды. Кроме того, мы учли изменение температуры среды, в которой происходит нагревание. Это позволило получить более точные результаты и добиться соответствия теоретических вычислений и практических наблюдений.

Видео:

В цилиндрический сосуд налили 2000 см3 воды. Уровень воды при этом достигает высоты 12 см.

В цилиндрический сосуд налили 2000 см3 воды. Уровень воды при этом достигает высоты 12 см. by Пятью Пять 855 views 1 year ago 1 minute, 25 seconds