Стремительный рост использования электрической энергии говорит о её многих преимуществах . Основное и главное преимущество электричества – это заведомая простота преобразования её во все прочие виды энергии .
Ф. Энгельс писал: «Паровая машина нас учит теплоту превращать в механическое движение, но применение электричества даёт нам возможность обращения всех форм энергии , механического движения, теплоты, света, магнетизма, электричества, из одной в другую, и обратно». Абсолютно всякий вид топлива, такой как газ, мазут, торф, дрова, уголь и т.п., несет в себе запас энергии . Сгорание топлива – это процесс превращения его химической энергии в тепловую энергию , а её в прочие виды энергии .
К примеру, топливо сжигают в топках котлов электростанций для того, чтобы нагреть воду и обратить её в пар. Пар же в свою очередь приводит в движение своей энергией паровую турбину, которая связана с генератором – источником электрической энергии . А по желанию потребителей электроэнергию превращают в звук, свет, тепло, механическую энергию движения поездов, машин, различных механизмов и станков, химическую и в прочие виды энергии .
Следующее преимущество электрической энергии – это уникальная её передачи по проводам на достаточно большие расстояния. В отличие от механической энергии паровой машины, которая обычно передаётся с каната или ремня на расстояние всего в десятки метров, электрическая энергия посредством проводов передаётся на сотни километров и более.
Для начала оценим количество теплоты, которое необходимо для полного таяния льда:
Здесь λ =330∙103 Дж/кг – удельная теплота плавления льда, m1 = 0,5 кг - масса льда в чашке. Получаем Q1 = 165∙103 Дж.
Теперь оценим, сколько теплоты может дать вода массой m2 = 0,1 кг при остывании (предположим, что вода остыла до нуля градусов по Цельсию):
Здесь c = 4200 Дж/(кг∙ºС) – удельная теплоёмкость воды. Получаем: Q2 = 33600 Дж.
Вывод: Q1 > Q2 , т.е. для полного таяния льда в чашке вода при остывании не даст достаточного количества теплоты, поэтому установившаяся температура в чашке будет t = 0 ºС (только при этой температуре может находится лёд и вода одновременно). Масса льда, который растает:
Получаем: m3 = 0,1 кг
Тогда в сосуде будет находиться:
m1 – m3 = 0,5 – 0,1 = 0,4 = 400 г. льда и m2 + m3 = 0,1 + 0,1 = 0,4 = 200 г. воды.
ответ: после установления теплового равновесия в чашке находится 400 г. льда, 200 г. воды при t = 0 ºС.
