На рисунке представлена система, состоящая из блоков, нерастяжимых нитей, двух грузов массами m1 = 40 г и m2 = 20 г, а также жёсткой однородной линейки длиной 20 см. Блоки и нити невесомые, трение отсутствует. Участки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны.
Найдите массу линейки, если система покоится, линейка расположена горизонтально, а расстояние от левого конца линейки до упора составляет 5 см. ответ выразите в граммах, округлите до целого числа.
2
Груз m2 меняют на другой груз массой M2 = 100 г. Найдите, каким должно быть новое расстояние от левого конца линейки до упора для того, чтобы система оставалась в равновесии, и линейка располагалась горизонтально. ответ выразите в сантиметрах, округлите до целого числа.
Дано:
C = С(кастрюли) = 76 Дж/°С
m = 500 г = 0,5 кг
t1 = 20 °C
t2 = 100 °C
t = 20 мин
n = 40% = 0,4
v = v(сгорания спирта) = 1 г/мин = 10^(-3) кг/мин
c = с(воды) = 4200 Дж/(кг*°С)
q = q(спирта) = 29*10⁶ Дж/кг
L = 2300 кДж/кг = 2300000 = 23*10⁵ Дж/кг
m' = m(выкипевшей воды) - ?
Сначала нагревается кастрюля, потом через неё передаётся тепло воде. Вода нагревается до температуры кипения, затем начинает выкипать. Когда температура достигает 100 °С, всё передаваемое тепло через кастрюлю идёт на парообразование воды (температура воды уже не повышается, значит не повышается и температура кастрюли). За время t кастрюля получила количество теплоты Q1, вода для нагрева получила количество теплоты Q2 и для кипения - количество теплоты Q3. На всё это действо пошло количество теплоты Q, которую выделил спирт, сгорая. Составим уравнение теплового баланса:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = q*m - количество теплоты, выделевшееся при сгорании спирта. Но, учитывая КПД спиртовки и скорость сгорания спирта, получаем:
m(спирта) = v*t
Q = Q(полезной)
n = Qп/Qз => Qп = n*Qз =>
=> n*Q(затраченной) = n*q*v*t
Q1 = C*(t2 - t1) - теплота, которую получила кастрюля
Q2 = c*m*(t2 - t1) - теплота для нагрева воды
Q3 = L*m' - теплота, которая пошла на парообразование воды. Подставляем всё в уравнение теплового баланса, выражаем m' и находим значение:
Q = Q1 + Q2 + Q3
n*q*v*t = C*(t2 - t1) + c*m*(t2 - t1) + L*m'
n*q*v*t = (t2 - t1)*(C + c*m) + L*m'
L*m' = n*q*v*t - (t2 - t1)*(C + c*m)
m' = (n*q*v*t - (t2 - t1)*(C + c*m)) : L = (0,4*29*10⁶*10^(-3)*20 - (100 - 20)*(76 + 4200*0,5)) : (23*10⁵) = (0,4*29*20*10³ - 80*2176)/(23*10⁵) = (8*29*10³ - 80*2176)/(23*10⁵) = (80*29*10³*10^(-1) - 80*2176)/(23*10⁵) = (80*(29*10² - 2176))/(23*10⁵) = (80*(2900 - 2176))/(23*10⁵) = (80*724)/(23*10⁵) = 57920/(23*10⁵) = 5792/(23*10⁴) = 5792/23000 = 0,25182... = 0,25 кг = 250 г (или, что то же самое, 250 мл)
ответ: 250 г (250 мл).
Объяснение:
Молекулы воздуха имеют очень слабое взаимодействие между собой, потому воздух не имеет формы и его молекулы движутся хаотично во всех направлениях.
Молекулы воды взаимодействуют сильнее чем молекулы воздуха, но не так сильно как молекулы твердого тела. Взаимодействия молекул воды достаточно, что бы молекулы свободно перемещались внутри воды, но не могли сразу покинуть ее. (Некоторые, наиболее быстрые молекулы воды, все таки преодолевают межмолекулярные связи и покидают объем - вода испаряется).
Молекулы воды, находясь в постоянном движении, сталкиваются с молекулами растворенного в воде воздуха, и хаотично соударяясь с ними заставляют молекулы воздуха равномерно распределяться по всему объему воды.