Какое будет изменение температуры воды объемом 1м3 в закрытом черном баке в течение 1 часа при воздействии на него

Шерхан

18

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться законом сохранения энергии.

Давайте сначала определим, какое количество энергии передается на воду от солнечного излучения за 1 час.

Из условия задачи известно, что мощность солнечного излучения составляет 1 кВт, что означает, что каждую секунду на воду передается 1000 Дж энергии (поскольку 1 кВт = 1000 Вт, а Вт — это джоули в секунду).

Затем мы можем использовать формулу для расчета изменения температуры вещества, известную как закон Теплообмена. Формула выглядит следующим образом:

\(\Delta Q = mc\Delta T\),

где \(\Delta Q\) — количество тепла, переданного веществу, \(m\) — масса вещества, \(c\) — удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) — изменение температуры.

Поскольку задача предполагает нагревание одного кубического метра воды (1 м³), мы знаем, что масса воды равна ее плотности, которая составляет примерно 1000 кг/м³.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4186 Дж/(кг·°C).

Используя эти значения, мы можем рассчитать температурное изменение воды:

\(\Delta Q = mc\Delta T\),

\(1000 \, \text{Дж/с} \times 3600 \, \text{с} = 1000 \, \text{кг} \times 4186 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times \Delta T\).

Расчет:

\(3600000 \, \text{Дж} = 4186000 \, \text{кг} \times \text{°C} \times \Delta T\).

Для решения уравнения относительно \(\Delta T\) нам нужно разделить обе стороны на \(4186000 \, \text{кг} \times \text{°C}\):

\(\Delta T = \frac{3600000 \, \text{Дж}}{4186000 \, \text{кг} \times \text{°C}}\),

\(\Delta T \approx 0.861 \, \text{°C}\).

Таким образом, изменение температуры воды составляет примерно 0.861 °C в течение 1 часа при воздействии солнечного излучения мощностью 1 кВт, если пренебречь потерями энергии во внешнюю среду и нагреванием бака.