Невесомый шарик объёмом 1 см3 соединён с точечной массой 1 г невесомым стержнем длиной l=1 м (см. рис.); вся система погружена в воду. какой результирующий момент сил необходим, чтобы удерживать стержень в горизонтальном положении?

Объяснение:

1)

Сжигаем дрова:

Q₁ = q·m₁ = 10·10⁶·22 = 2,2·10⁸ Дж

Но получение воды будет затрачено:

Q₀ = КПД·Q₁ = 0,20·2,2·10⁸ ≈ 44·10⁶ Дж       (1)

2)

Нагреваем снег:

Q₂ = c₂·m·Δt₂ = 2100·100·10 = 2,1·10⁶ Дж

Плавим снег:

Q₃ = λ·m₂ = 3,3·10⁵·100 = 33·10⁶ Дж

Греем получившуюся воду:

Q₄ = c₃·m₂·Δt = 4200·100·Δt = 0,42·10⁶·Δt

Всего:

Qобщ = Q₂ + Q₃ + Q₄ = 2,1·10⁶ + 33·10⁶ + 0,42·10⁶·Δt =

= (2,1 + 33 + 0,42·Δt)·10⁶    Дж                 (2)

Приравняем (1) и (1)

(2,1 + 33 + 0,42·Δt)·10⁶ = 44·10⁶

2,1 + 33 + 0,42·Δt = 44

Отсюда:

Δt = (44 - 2,1 - 33) / 0,42 ≈  21°

Объяснение:

для нагрева m кг воды от температуры t₁ до температуры кипения t₂ за время τ₁ потребовалось количество теплоты Q₁

Q₁=c*m*(t₂-t₁)=P*τ₁ , где P - постоянная мощность нагревателя

для испарения m кг воды при температуре кипения  за время τ₂ потребуется количество теплоты Q₂

Q₂=λ*m=P*τ₂ , где λ - удельная теплота парообразования

c*m*(t₂-t₁)=P*τ₁ ⇒ m=P*τ₁/(c*(t₂-t₁))

λ*m=P*τ₂ ⇒ τ₂ = λ*m/P = λ* P*τ₁/(c*(t₂-t₁)) /P =λ*τ₁/(c*(t₂-t₁))

τ₂ = λ*τ₁/(c*(t₂-t₁)) = 226000 * 6мин /(4200*(100-20)) = 4,035714286 мин ~ 4 мин