Определи количество теплоты, необходимое для превращения 6 кг льда с температурой −23 °С в воду при температуре 66 °С.
Температура плавления льда равна 0 °С, удельная теплота плавления льда — 3,4⋅105Джкг, удельная теплоёмкость льда — 2100Джкг⋅°С, удельная теплоёмкость воды — 4200Джкг⋅°С.
ответ (округли до десятых):
кДж.
Решение.
Задача 1.
S1=(V1+V2)*t1 = V1*t1 + V2*t1
S2=(V2-V1)*t2 = V2*t2 - V1*t2
Решаем систему уравнений относительно V1 и V2, получаем
V1=0,5 м/с, V2=1,1 м/с
Проверка
t1 = S1/(V1+V2) = 16/(1,1+0,4)= 10 с
t2 = S2/(V1-V2) = 3/(1,1-0,4)= 5 с
Сошлось.
Задача 2.
При скатывании саней на асфальт сила трения резко увеличится, поскольку коэффициент очень большой kтр=1, и сани очень быстро остановятся.
При этом вся кинетическая энергия пойдет на преодоление силы трения, т.е.
Eк = Атр
m*v^2/2=Fтр*S. Здесь нужно брать среднюю силу трения, поскольку по мере того, как часть полозьев выкатываются на асфальт, сила трения возрастает от нуля до максимальной = kтр*m*g
Работа силы трения пока сани выедут на всю длины полозьев l=2м , будет
Атр = kтр*m*g/2* l=1*m*10/2*2=10m
Посчитаем кинетическую энергию и сравним
Eк = m*v^2/2=50m. Значит, к моменту, когда сани выкатятся полностью останется часть кинетической энергии равной 50m-10m=40m
Эта энергия тоже будет истрачена против сил трения до полной остановке, но сила трения будет теперь постоянной
40m= kтр*m*g/2* S, отсюда
S= 40m/( kтр*m*g/2)= 40/5 = 8 м. Добавим длину полозьев и полный путь будет равен 8+2=10 м
ответ 10 м.
Задача 3.
Как известно, первая космическая скорость для земли определяется из условия равенства центробежной силы и силы тяготения по формуле
v1=SQR(G*M/R)
Если радиус другой планеты в два раза меньше земли, то при той же плотности масса также будет меньше. Исходя из формулы объема шара V=4/3*Pi*R^3, имеем
M2/M1= ро*V2/(po*V1) = R^3/(2*R)^3=1/8=0,125
Окончательно имеем для первых космических скоростей
v2/v1= SQR((0,125M/0,5R)/(M/R)) = SQR(0,25) = 0,5
Таким образом, для второй планеты первая космическая скорость будет в два раза меньше чем для земли.
Про пулю:
Кинетическая энергия пули T=m*v^2/2;
T1= 0.009кг*(600м/сек)^2/2=1620 Дж
Т2= 0.009кг*(200м/сек)^2/2=180 Дж
Изменение кинетической энергии 1620 Дж - 180 Дж = 1440 Дж. Эта величина равна работе по торможению пули доской:
A=F*l, где l - расстояние ппойдение пулей внутри доски. F = A/l = 1440 Дж/ 0.005м = 288кН.
Про спутник:
Работа по выведению спутника на орбиту будет равна изменению кинетической и потенциальной энергии спутника:
А=T + K = m*v^2/2 + m*g*h = 5000кг * (8000м/с)^2/2 + 5000кг*9.8 м/с^2*100,000м = 1.6 *10^11 Дж + 4.9 *10^9 Дж = 1.649*10^11 Дж
Проверьте числа