Задача по физике для 8 класса. Необходимо решить три вопроса: 1) Определите массу воды, которую туристу нужно было зачерпнуть из проруби. 2) Какое количество теплоты нужно было затратить, чтобы превратить снег в котелке в воду? 3) На сколько дольше туристу пришлось ждать закипания воды, если и вода, и снег имеют начальную температуру 0 °С, а мощность туристической газовой горелки Р = 1,1 кВт?

Давайте решим эту задачу по физике шаг за шагом. 1) Определение массы воды: Известно, что объем воды ( V = 2 ) л. Необходимо перевести литры в кубические метры, так как плотность воды дана в кг/м³. Зная, что 1 литр = 0.001 м³, получим: ( V = 2 ext{ л} = 2 imes 0.001 ext{ м}^3 = 0.002 ext{ м}^3 ) Плотность воды ( \rho = 1000 ext{ кг/м}^3 ). Массу воды можно найти по формуле: ( m = \rho imes V ) Подставим известные значения: ( m = 1000 ext{ кг/м}^3 imes 0.002 ext{ м}^3 = 2 ext{ кг} ) Таким образом, масса воды, которую туристу нужно было зачерпнуть из проруби, равна 2 кг. 2) Определение количества теплоты для превращения снега в воду: Масса снега ( m = 2 ext{ кг} ). Удельная теплота плавления льда ( \lambda = 330 ext{ кДж/кг} = 330000 ext{ Дж/кг} ). Так как начальная температура снега ( 0^circ ext{C} ), то необходимо только тепло для плавления: ( Q = m imes \lambda ) Подставим известные значения: ( Q = 2 ext{ кг} imes 330000 ext{ Дж/кг} = 660000 ext{ Дж} = 660 ext{ кДж} ) Следовательно, чтобы превратить снег в воду, нужно затратить 660 кДж теплоты. 3) Расчет времени для закипания воды и снега: Сначала рассчитаем время для нагрева воды от ( 0^circ ext{C} ) до ( 100^circ ext{C} ): * Масса воды: ( m_1 = 2 ext{ кг} ) * Удельная теплоемкость воды: ( c = 4200 ext{ Дж/(кг} cdot ^circ ext{C)} ) * Изменение температуры: ( \Delta T = 100^circ ext{C} - 0^circ ext{C} = 100^circ ext{C} ) ( Q_1 = m_1 imes c imes \Delta T = 2 ext{ кг} imes 4200 ext{ Дж/(кг} cdot ^circ ext{C)} imes 100^circ ext{C} = 840000 ext{ Дж} = 840 ext{ кДж} ) Теперь рассчитаем время для нагрева снега (после плавления) от ( 0^circ ext{C} ) до ( 100^circ ext{C} ): * Масса снега: ( m_2 = 2 ext{ кг} ) * ( Q_2 = m_2 imes c imes \Delta T = 2 ext{ кг} imes 4200 ext{ Дж/(кг} cdot ^circ ext{C)} imes 100^circ ext{C} = 840000 ext{ Дж} = 840 ext{ кДж} ) Мощность горелки ( P = 1.1 ext{ кВт} = 1100 ext{ Вт} ). Время нагрева воды: ( t_1 = \frac{Q_1}{P} = \frac{840000 ext{ Дж}}{1100 ext{ Вт}} \approx 763.64 ext{ с} ) Общее количество теплоты для снега (плавление и нагрев): ( Q_{\text{общ}} = Q + Q_2 = 660000 ext{ Дж} + 840000 ext{ Дж} = 1500000 ext{ Дж} = 1500 ext{ кДж} ) Время нагрева снега: ( t_2 = \frac{Q_{\text{общ}}}{P} = \frac{1500000 ext{ Дж}}{1100 ext{ Вт}} \approx 1363.64 ext{ с} ) Разница во времени: ( \Delta t = t_2 - t_1 = 1363.64 ext{ с} - 763.64 ext{ с} = 600 ext{ с} ) Таким образом, туристу придется ждать на 600 секунд (10 минут) дольше, чтобы вскипятить воду из снега. Ответы: 1. Масса воды из проруби: 2 кг 2. Количество теплоты для превращения снега в воду: 660 кДж 3. Разница во времени закипания: 600 секунд (10 минут)