КПД нагревателя 80%. Сколько времени будет нагреваться 1,5 кг воды от 20 градусов цельсия до 100 градусов цельсия, если сила тока в цепи 3А, напряжение 200В, уд теплоемкость воды - 4200 Дж/кг * C
M₁ = 100 т = 100000 кг - масса чугуна t₁ = 20° C - начальная температура чугуна t₂ = 1100° C - температура плавления чугуна С = 540 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость чугуна λ = 130 000 Дж на кг - удельная теплота плавления чугуна q = 27 000 000 Дж на кг - удельная теплота сгорания каменного угля η = 40% - кпд печки Теплота, которую необходимо передать чугуну для полного расплавления Q₁ = m₁(C(t₂ - t₁) + λ) Теплота, которую в этой печке c кпд η может передать полностью сгоревший каменный уголь массой m₂ Q₂ = ηm₂q/100 Чтобы чугун расплавился должно выполниться условие Q₁ = Q₂ или m₁(C(t₂ - t₁) + λ) = ηm₂q/100 Откуда получается: m₂ = 100m₁(C(t₂ - t₁) + λ)/ηq - множитель 100 используется, если кпд - в процентах.
Прежде чем подставлять числа, следует заметить: чугун есть сложное вещество, содержащее в основном железо и углерод. От того, насколько велика доля углерода, сильно зависят такие параметры, как t₂, С и λ Жаль, что составители задания не указали конкретные величины этих параметров, потому как они варьируются в достаточно широких (до 20%) пределах. То же самое отчасти относится и к параметру q для каменного угля, хотя в этом случае разброс меньше.
m₂ = 100*100000(540*1080 + 130000)/(40*27000000) = 6600 кг (6,6т)
На брусок, зажатый в тисках с силой f₁ = 150 Н действует сила тяжести f₂ = 50 Н. Максимальная величина сил трения, которая может быть оказана на брусок со стороны губок тисков, равна 2*0,2*f₁ = 60 Н (множитель 2 введён потому, что трущихся поверхностей две, поэтому на брусок действует не одна сила трения, а пара). Поскольку эта величина превышает вес бруска, брусок находится под действием сил трения покоя, уравновешивающих вес бруска.
Для того, чтобы выталкивать брусок вниз, необходимо приложить силу, превышающую трение скольжения за вычетом силы тяжести бруска: сила тяжести совпадает по направлению с силой тяги, сила трения направлена против движения. Минимальное значение такой силы равно F = 60 - 50 = 10 Н
Для того, чтобы выталкивать брусок вверх, необходимо приложить силу, превышающую вес бруска и трение скольжение: сила тяги направлена против силы тяжести и против силы трения скольжения. Минимальное значение такой силы равно F = 50 + 60 = 110 Н
ответ: Сила, необходимая для того, чтобы вытолкнуть брусок вниз, равна 10 Н. Сила, необходимая для того, чтобы вытащить брусок вверх, равна 110 Н.
t₁ = 20° C - начальная температура чугуна
t₂ = 1100° C - температура плавления чугуна
С = 540 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость чугуна
λ = 130 000 Дж на кг - удельная теплота плавления чугуна
q = 27 000 000 Дж на кг - удельная теплота сгорания каменного угля
η = 40% - кпд печки
Теплота, которую необходимо передать чугуну для полного расплавления
Q₁ = m₁(C(t₂ - t₁) + λ)
Теплота, которую в этой печке c кпд η может передать полностью сгоревший каменный уголь массой m₂
Q₂ = ηm₂q/100
Чтобы чугун расплавился должно выполниться условие
Q₁ = Q₂
или
m₁(C(t₂ - t₁) + λ) = ηm₂q/100
Откуда получается:
m₂ = 100m₁(C(t₂ - t₁) + λ)/ηq - множитель 100 используется, если кпд - в процентах.
Прежде чем подставлять числа, следует заметить: чугун есть сложное вещество, содержащее в основном железо и углерод. От того, насколько велика доля углерода, сильно зависят такие параметры, как t₂, С и λ
Жаль, что составители задания не указали конкретные величины этих параметров, потому как они варьируются в достаточно широких (до 20%) пределах.
То же самое отчасти относится и к параметру q для каменного угля, хотя в этом случае разброс меньше.
m₂ = 100*100000(540*1080 + 130000)/(40*27000000) = 6600 кг (6,6т)
Максимальная величина сил трения, которая может быть оказана на брусок со стороны губок тисков, равна 2*0,2*f₁ = 60 Н (множитель 2 введён потому, что трущихся поверхностей две, поэтому на брусок действует не одна сила трения, а пара).
Поскольку эта величина превышает вес бруска, брусок находится под действием сил трения покоя, уравновешивающих вес бруска.
Для того, чтобы выталкивать брусок вниз, необходимо приложить силу, превышающую трение скольжения за вычетом силы тяжести бруска: сила тяжести совпадает по направлению с силой тяги, сила трения направлена против движения. Минимальное значение такой силы равно
F = 60 - 50 = 10 Н
Для того, чтобы выталкивать брусок вверх, необходимо приложить силу, превышающую вес бруска и трение скольжение: сила тяги направлена против силы тяжести и против силы трения скольжения.
Минимальное значение такой силы равно
F = 50 + 60 = 110 Н
ответ: Сила, необходимая для того, чтобы вытолкнуть брусок вниз, равна 10 Н. Сила, необходимая для того, чтобы вытащить брусок вверх, равна 110 Н.