Obliczanie ciepła właściwego wody w czajniku: Analiza na podstawie danych dotyczących mocy i czasu ogrzewania

Ta praca została zweryfikowana przez naszego nauczyciela: 31.01.2026 o 9:07

Rodzaj zadania: Zadanie domowe

Dodane: 29.01.2026 o 10:45

Streszczenie:

Poznaj proces obliczania ciepła właściwego wody w czajniku na podstawie mocy i czasu ogrzewania. Zrozumiesz wzory i praktyczne zastosowanie.

Aby obliczyć ciepło właściwe wody w czajniku, musimy zastosować formułę na dostarczone ciepło oraz zrozumieć, jak działa proces ogrzewania. Poniżej przedstawiam szczegółowe obliczenia i wyjaśnienia, które pozwolą zrozumieć, jak do tego doszliśmy.

Wymagane dane:

1. Moc czajnika (P): 160 W (wat) 2. Temperatura początkowa (T1): 22°C 3. Temperatura końcowa (T2): 100°C 4. Czas do wrzenia: 5 minut 30 sekund, co w przeliczeniu na sekundy daje 330 sekund. 5. Pojemność czajnika: 1,7 litra, co odpowiada masie wody około 1,7 kg (zakładając, że gęstość wody wynosi około 1 kg/l).

Cele:

- Obliczenie ciepła właściwego wody (c).

Wzór na dostarczone ciepło:

Aby obliczyć dostarczone ciepło, należy użyć wzoru: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

gdzie: - \( Q \) to ilość dostarczonego ciepła, - \( m \) to masa wody, - \( c \) to ciepło właściwe wody (wartość, którą chcemy obliczyć), - \( \Delta T \) to zmiana temperatury (T2 - T1).

Wzór na moc:

Jednocześnie, moc czajnika pozwala nam obliczyć ilość energii dostarczonej w danym czasie: \[ Q = P \cdot t \]

gdzie: - \( P \) to moc czajnika, - \( t \) to czas w sekundach.

Obliczenia:

1. Obliczenie ilości dostarczonego ciepła (Q):

Na podstawie wzoru na moc: \[ Q = P \cdot t \] \[ Q = 160 \, \text{W} \cdot 330 \, \text{s} \] \[ Q = 528000 \, \text{J} \]

Zatem ilość energii dostarczonej przez czajnik wynosi 528000 J (dżuli).

2. Obliczenie zmiany temperatury (\( \Delta T \)):

\[ \Delta T = T2 - T1 \] \[ \Delta T = 100\,^{\circ}\text{C} - 22\,^{\circ}\text{C} \] \[ \Delta T = 78\,^{\circ}\text{C} \]

3. Obliczenie ciepła właściwego wody (c):

Podstawiamy dane do wzoru na dostarczone ciepło: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]

Przekształcamy wzór, aby rozwiązać go względem \( c \): \[ c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \]

Podstawiamy wartości do wzoru: \[ c = \frac{528000 \, \text{J}}{1,7 \, \text{kg} \cdot 78\,^{\circ}\text{C}} \] \[ c \approx \frac{528000}{132.6} \] \[ c \approx 3981.44 \, \text{J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C)} \]

Wynik:

Ciepło właściwe wody wynosi około 3981,44 J/(kg·°C). Należy zauważyć, że jest to wartość bliska książkowej wartości ciepła właściwego wody, która wynosi około 4186 J/(kg·°C). Drobna różnica może wynikać z niektórych założeń, np. strat ciepła do otoczenia, które nie zostały uwzględnione w prostym modelu obliczeniowym.

Podsumowanie:

Wykonane obliczenia umożliwiły nam zrozumienie, jak przez zastosowanie wzoru na dostarczone ciepło oraz użycie dostępnych danych obliczyć ciepło właściwe wody. Proces ten wymagał znajomości podstawowych wzorów fizycznych i umiejętności ich stosowania w praktyce. Wolne ciepło, brak strat oraz inne warunki zakładane w modelu mogą wpływać na dokładność wyniku, co należy brać pod uwagę w bardziej zaawansowanych analizach. Jednak wykonane obliczenia dają solidną podstawę do nauki i praktyki w zastosowaniach fizycznych w codziennym życiu.

Można zwrócić uwagę, że nawet tak codzienny przedmiot jak czajnik, przy odrobinie zrozumienia fizyki, może stać się doskonałym przykładem zastosowania teorii w praktyce. Wynik około 3981,44 J/(kg·°C) pozwala na lepsze zrozumienie procesów cieplnych, które mają miejsce w naszym otoczeniu, oraz pokazuje, jak istotne jest posiadanie wiedzy przydatnej w codziennym życiu.

W ramach rozszerzenia tego zadania, można by również przeanalizować efektywywność energetyczną czajnika i potencjalne straty ciepła, które mogłyby być badane w kolejnych eksperymentach bądź zadaniach domowych.

Przykładowe pytania

Odpowiedzi zostały przygotowane przez naszego nauczyciela

Jak obliczyć ciepło właściwe wody w czajniku na podstawie mocy i czasu ogrzewania?

Ciepło właściwe oblicza się, dzieląc ilość dostarczonego ciepła przez iloczyn masy wody i zmiany temperatury. Do obliczeń używa się wzorów fizycznych: Q = P·t oraz c = Q/(m·ΔT).

Jakie dane są potrzebne do obliczenia ciepła właściwego wody w czajniku?

Potrzebne są: moc czajnika, czas ogrzewania, masa wody oraz zmiana temperatury. Na tej podstawie można przeprowadzić dokładne obliczenia.

Jaka jest wartość ciepła właściwego wody uzyskana w analizie czajnika?

Wyliczona wartość ciepła właściwego wody wynosi około 3981,44 J/(kg·°C). Wynik ten jest zbliżony do wartości książkowej.

Dlaczego obliczona wartość ciepła właściwego wody w czajniku różni się od książkowej?

Drobne różnice wynikają z założeń upraszczających oraz pominięcia strat ciepła do otoczenia. Tego typu niedokładności są typowe dla prostych doświadczeń.

Jak zastosować wiedzę o cieple właściwym wody w życiu codziennym na przykładzie czajnika?

Zastosowanie wzorów pozwala lepiej zrozumieć proces ogrzewania wody i efektywność energetyczną urządzeń. Wiedza ta jest użyteczna w analizach domowych.

Odrób za mnie zadanie domowe

Tagi:#fizyka #cieplowładność #pracadomowa