Теплота водяного пара, выделяемая при его конденсации, а также теплота, которую выделяет при остывании сконденсировавшаяся вода, пойдёт на увеличение внутренней энергии воды, льда и расплавленного льда. В итоге вся система должна иметь температуру 30 °С. Уравнение теплового баланса будет таким:
При падении молотка вся его механическая энергия перейдёт во внутреннюю энергию молотка и пластины, то есть - в тепло:
E = Q
В начальный момент механическая энергия молотка равна его потенциальной:
Е = Еп = mgH, где H = h*N
В момент удара о земную поверхность механическая энергия молотка равна его кинетической (по закону сохранения механической энергии - предполагается, что силы сопротивления и трения воздуха не действуют):
Е = Ек => Eк = Еп = Е =>
=> Q = Еп = mghN
Теплота, которая пошла на нагрев железной пластины, равна:
Когда по проводнику пустят ток, на него будет действовать сила Ампера, которая будет равна:
Fa = IBLsinφ, где sinφ - угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Но т.к. φ = 90°, то sinφ = 1 =>
=> Fa = IBL
Сила Ампера Fa будет уравновешена горизонтальной составляющей силы натяжения нити Т. Угол между составляющей Т и самой силой Т и будет искомым. Этот угол равен углу отклонения нитей от вертикального положения.
Проводник зависнет в воздухе, следовательно, по вертикали на него будут действовать силы, которые тоже уравновешивают друг друга. Это вертикальная составляющая Т и сила тяжести mg. Выходит, что:
1. Дано:
T₁ = 0 °C
m₁ = 0,8 кг
m₂ = 100 г = 0,1 кг
Tк = 100 °С
T₂ = 30 °C
c = 4200 Дж/(кг*°C)
λ = 330000 Дж/кг
L = 2260000 Дж/кг
m₃ - ?
Теплота водяного пара, выделяемая при его конденсации, а также теплота, которую выделяет при остывании сконденсировавшаяся вода, пойдёт на увеличение внутренней энергии воды, льда и расплавленного льда. В итоге вся система должна иметь температуру 30 °С. Уравнение теплового баланса будет таким:
Qп + Qв' = Qв + Qл + Qл'
Qп = Lm₃
Qв' = сm₃|ΔT| = сm₃|T₂ - Tк| = cm₃(Tк - T₂)
Qв = сm₁ΔT = cm₁(T₂ - T₁)
Qл = λm₂
Qл' = сm₂ΔT = cm₂(T₂ - T₁)
Lm₃ + cm₃(Tк - T₂) = cm₁(T₂ - T₁) + λm₂ + cm₂(T₂ - T₁)
m₃*(L + c*(Tк - T₂)) = c(T₂ - T₁)*(m₁ + m₂) + λm₂
m₃ = (c(T₂ - T₁)*(m₁ + m₂) + λm₂) / (L + c*(Tк - T₂)) = (4200*(30 - 0)*(0,8 + 0,1) + 330000*0,1) / (2260000 + 4200*(100 - 30)) = 0,05732... = 57 г
ответ: примерно 57 грамм.
2. Дано:
N = 9
h = 3 м
m = 900 г = 0,9 кг
M = 3 кг
Q(ж) = 0,25*Q
с(ж) = 460 Дж/(кг*°С)
g = 10 м/с²
ΔT - ?
При падении молотка вся его механическая энергия перейдёт во внутреннюю энергию молотка и пластины, то есть - в тепло:
E = Q
В начальный момент механическая энергия молотка равна его потенциальной:
Е = Еп = mgH, где H = h*N
В момент удара о земную поверхность механическая энергия молотка равна его кинетической (по закону сохранения механической энергии - предполагается, что силы сопротивления и трения воздуха не действуют):
Е = Ек => Eк = Еп = Е =>
=> Q = Еп = mghN
Теплота, которая пошла на нагрев железной пластины, равна:
Q(ж) = cMΔT => 0,25*Q = cMΔT =>
=> 0,25*mghN = cMΔT =>
=> ΔT = 0,25*mghN/(cM) = 0,25*0,9*10*3*9/(460*3) = 0,044021... = 0,04 °С
ответ: примерно на 0,04 °С.
Дано:
L = 10 см = 0,1 м
m = 200 г = 0,2 кг
φ = 90°
В = 10 Тл
I = 2 A
g = 10 Н/кг
α - ?
Когда по проводнику пустят ток, на него будет действовать сила Ампера, которая будет равна:
Fa = IBLsinφ, где sinφ - угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Но т.к. φ = 90°, то sinφ = 1 =>
=> Fa = IBL
Сила Ампера Fa будет уравновешена горизонтальной составляющей силы натяжения нити Т. Угол между составляющей Т и самой силой Т и будет искомым. Этот угол равен углу отклонения нитей от вертикального положения.
Проводник зависнет в воздухе, следовательно, по вертикали на него будут действовать силы, которые тоже уравновешивают друг друга. Это вертикальная составляющая Т и сила тяжести mg. Выходит, что:
Ox: Fa = T*cosα
Oy: T*sinα = mg
Выражаем Т из второго уравнения:
Т = mg/sinα - подставляем в первое:
Fa = (mg/sinα)*cosα = mg*(cosα/sinα) = mg*ctgα => ctgα = Fa/mg = IBL/mg = 2*10*0,1/(0,2*10) = 0,2/0,2 = 1
ctgα = 1 => α = π/4 = 45°
ответ: 45°.