Номер 5.6, страница 25 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 5. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания - номер 5.6, страница 25.

Условие.

5.6. Почему, стараясь быстрее нагреть воду в чайнике, увеличивают пламя, открывая кран горелки?

Решение.

Решение

Чтобы нагреть воду в чайнике до определенной температуры, ей необходимо сообщить некоторое количество теплоты $\text{Q}$. Это количество теплоты определяется по формуле $Q = cm(t_2 - t_1)$, где $\text{c}$ – удельная теплоемкость воды, $\text{m}$ – масса воды, а $(t_2 - t_1)$ – разность конечной и начальной температур.

Скорость нагрева зависит от того, как быстро это количество теплоты передается воде. Величина, характеризующая скорость передачи энергии (в данном случае теплоты), называется мощностью. Тепловая мощность горелки $\text{P}$ – это количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое при сгорании топлива за единицу времени $\text{t}$: $P = Q/t$.

Открывая кран газовой горелки, мы увеличиваем расход газа, то есть массу топлива, сгорающего в секунду. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании, прямо пропорционально массе сгоревшего топлива. Таким образом, увеличивая пламя, мы увеличиваем тепловую мощность $\text{P}$ горелки.

Время нагрева воды можно выразить из формулы мощности: $t = Q/P$. Поскольку для нагрева заданного объёма воды требуется постоянное количество теплоты $\text{Q}$, из формулы видно, что время нагрева $\text{t}$ обратно пропорционально мощности горелки $\text{P}$. Следовательно, чем больше мощность (чем больше пламя), тем меньше времени потребуется для нагрева воды.

Ответ: Увеличивая пламя путем открытия крана горелки, мы увеличиваем количество сгораемого газа в единицу времени. Это приводит к увеличению тепловой мощности горелки, то есть большее количество теплоты передается чайнику и воде за то же время, что и сокращает общее время нагрева.