Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 5 № 876
i

Бод­ря­щий эф­фект, ко­то­рый ока­зы­ва­ет кофе, объ­яс­ня­ет­ся дей­стви­ем вхо­дя­ще­го в его со­став хи­ми­че­ско­го ве­ще­ства  — ко­фе­и­на. Для при­го­тов­ле­ния хо­лод­но­го кофе со льдом  — «фрап­пе»  — в чашку на­ли­ли ки­пя­щий кофе мас­сой m1  =  200 г при тем­пе­ра­ту­ре t1  =  100 °C и до­ба­ви­ли туда лёд при тем­пе­ра­ту­ре t0  =  0 °C. Когда лёд рас­та­ял, ока­за­лось, что тем­пе­ра­ту­ра по­лу­чив­ше­го­ся на­пит­ка t2  =  30 °C. Теп­ло­об­ме­ном на­пит­ка с окру­жа­ю­щей сре­дой и чаш­кой можно пре­не­бречь. Удель­ные теплоёмко­сти воды и на­пит­ка оди­на­ко­вы и равны с  =  4200 Дж/(кг · °C), удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния льда λ  =  330 кДж/кг.

1)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты на­пи­ток отдал льду при охла­жде­нии?

2)  Какая масса льда была до­бав­ле­на в на­пи­ток?

3)  Во сколь­ко раз умень­ши­лась кон­цен­тра­ция ко­фе­и­на в на­пит­ке? Кон­цен­тра­ция ко­фе­и­на  — это от­но­ше­ние массы ко­фе­и­на к массе всего на­пит­ка. По­лу­чен­ный ответ округ­лить до де­ся­тых долей.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1)  Ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое на­пи­ток отдал льду, найдём по фор­му­ле:

Q=cm_1 левая круг­лая скоб­ка t_1 минус t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка =58800 Дж.

2)  За­пи­шем урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са:

cm_1 левая круг­лая скоб­ка t_1 минус t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка =cm_2 левая круг­лая скоб­ка t_2 минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \lambda m_2 рав­но­силь­но m_2= дробь: чис­ли­тель: cm_1 левая круг­лая скоб­ка t_1 минус t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: c левая круг­лая скоб­ка t_2 минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \lambda конец дроби \approx129 г.

3)  До до­бав­ле­ния льда в го­ря­чий на­пи­ток кон­цен­тра­ция ко­фе­и­на в нём была n_1= дробь: чис­ли­тель: m_к, зна­ме­на­тель: m_1 конец дроби (где mк  — масса ко­фе­и­на), а после до­бав­ле­ния льда кон­цен­тра­ция ко­фе­и­на стала равна n_2= дробь: чис­ли­тель: m_к, зна­ме­на­тель: m_1 плюс m_2 конец дроби . По­это­му после до­бав­ле­ния льда кон­цен­тра­ция ко­фе­и­на умень­шит­ся в

 альфа = дробь: чис­ли­тель: m_1 плюс m_2, зна­ме­на­тель: m_1 конец дроби =1 плюс дробь: чис­ли­тель: m_2, зна­ме­на­тель: m_1 конец дроби =1 плюс дробь: чис­ли­тель: c левая круг­лая скоб­ка t_1 минус t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: c левая круг­лая скоб­ка t_2 минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс \lambda конец дроби \approx1,6 раза.

Ответ: 1) 58800 Дж; 2) ≈129 г; 3) в ≈1,6 раза.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

№ во­про­саКри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
1При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на пер­вый во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния), и по­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ1
2При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на вто­рой во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния), и по­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ1
3При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на тре­тий во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния) 1
По­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ на тре­тий во­прос за­да­чи1
Мак­си­маль­ный балл4
Источники: