5. Поставьте на плиту две одинаковые жестяные банки. В одну налейте воду массой 0,5 кг, в другую положите снег той же массы. Заметьте, сколько времени потребуется, чтобы вода в обеих банках закипела. Объясните результат опыта.

Условный пример: считаем, что вода и снег первоначально имеют температуру 0 °C, нагреватели одинаковы, а потерями тепла пренебрегаем. Время нужно измерить в реальном опыте; без наблюдений нельзя указать его точное значение.

В банке со снегом энергия сначала расходуется на его плавление, а затем на нагрев получившейся воды до 100 °C. В банке с водой при 0 °C требуется только нагреть воду до 100 °C.

При массе 0,5 кг энергия на плавление снега составляет \(Q_{пл}=\lambda m=3.3\times10^5\cdot0.5=1.65\times10^5\) Дж. Энергия нагрева воды от 0 до 100 °C равна \(Q_{наг}=cm\Delta T=4200\cdot0.5\cdot100=2.10\times10^5\) Дж. Поэтому в идеализированном случае для банки со снегом требуется \(3.75\times10^5\) Дж, а с водой — \(2.10\times10^5\) Дж.

При одинаковой мощности нагрева время пропорционально полученной энергии, поэтому снег растает, а содержимое этой банки закипит позже. Реальный результат также зависит от начальной температуры снега и воды и теплопотерь.