Электродвигатель мощностью 10 кВт соединён ременной передачей с насосом, который за 35 мин подаёт воду в объёме 58,75 м³ на высоту 29 м. Определи КПД всей установки. (Принятьg≈10 Н/кг, плотность воды 1000 кг/м³). ответ (округли до целого числа): η≈ %.
с = 0,22 кДж/(кг*°С)
m - масса монеты
m = ρ * V, где
ρ = 9000 кг/м³
V - объем монеты
Для плавления льда необходимо количество теплоты Q = λ * mл, где
λ = 330 кДж/кг - удельная теплота плавления льда
mл - масса расплавленного льда
mл = ρл * V, где
ρл = 900 кг/м³ - плотность льда
Объем расплавленного льда равен объему монеты, см. условие.
Это тепло лед получает от нагретой монеты, т. о.
c*m*(t - 0 °C) = λ * mл
с*ρ * V*t = λ*ρл * V
c*ρ*t = λ*ρл
t = λ*ρл / (с*ρ) = 330 кДж/кг * 900 кг/м³ / (9000 кг/м³ * 0,22 кДж/(кг*°С)) = 150 °С
Значит надо найти объём стали (Vs) массой 0,39 кг.
Vs=m/ps; где ps - плотность стали 7800 кг/м^3.
Вода в таком объёме весит Fh=Vs*ph*g, где ph - плотность воды ph=1000 кг/м^3;
Таким образом вес целой детали в воде должен быть Fs=mg-Fh;
Fs=m*g-Vs*ph*g;
Fs=g*(m-(m/ps)*ph);
Fs=mg*(1-ph/ps);
Fs=3.9*(1-1/7.8);
Fs=3.4 Н.
Получаем разницу в весе dF=3.4-3.35=0.05 Н.
Таков вес воды в объёме полости. Так как вес равен dF=mg=V0*pн*g, то объём полости будет V0=dF/(g*ph)=0.05/(10*1000)=5*10^-6 м^3=5 см^3