Дано: масса снега (m) - 5 кг, начальная температура (t₁) - -20°С, последующая температура (t₂) - 0°С, конечная температура (t₃) - 100°С, удельная теплоемкость снега (с₁) - 2100 Дж/кг*°С, удельная теплоемкость воды (с₂) - 4200 Дж/кг*°С, удельная теплота плавления снега (λ) - 34*10⁴ Дж/кг.
Найти: теплоту, требуемую для нагрева, расплава, нагрева из снега в воду (Q).
Найдем теплоту, требуемую для нагрева снега - Q₁=cm(t₂-t₁)=2100*5*20=21*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для расплава снега - Q₂=λm=34*10⁴*5=170*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для нагрева воды - Q₃=cm(t₂-t₁)=4200*5*100=210*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для нагрева, расплава, нагрева из снега в воду - Q=Q₁+Q₂+Q₃=210*10⁴+170*10⁴+21*10⁴=10⁴(210+170+21)=401*10⁴ Дж=4010 кДж
Заметим, что при прохождении точки π/2 шарик должен иметь неотличимое натяжение нити, иначе она согнется и полный оборот не получится.
Тогда по второму закону Ньютона имеем: mg = ma, т.е. a = g
Центростремительное ускорение шарика в точке π/2: g = V2^2 / R => V2^2 = g R
Теперь прибегнем к закону сохранения энергии (в точке -π/2 и π/2). Получаем (V1 - начальная скорость шарика, которую мы ищем):
mV1^2 / 2 = mV2^2/2 + mg2R
mV1^2 / 2 = (mgR + 4mgR) / 2
mV1^2 = 5mgR
V1 = √5gR
Дано: масса снега (m) - 5 кг, начальная температура (t₁) - -20°С, последующая температура (t₂) - 0°С, конечная температура (t₃) - 100°С, удельная теплоемкость снега (с₁) - 2100 Дж/кг*°С, удельная теплоемкость воды (с₂) - 4200 Дж/кг*°С, удельная теплота плавления снега (λ) - 34*10⁴ Дж/кг.
Найти: теплоту, требуемую для нагрева, расплава, нагрева из снега в воду (Q).
Найдем теплоту, требуемую для нагрева снега - Q₁=cm(t₂-t₁)=2100*5*20=21*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для расплава снега - Q₂=λm=34*10⁴*5=170*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для нагрева воды - Q₃=cm(t₂-t₁)=4200*5*100=210*10⁴ Дж
Найдем теплоту, требуемую для нагрева, расплава, нагрева из снега в воду - Q=Q₁+Q₂+Q₃=210*10⁴+170*10⁴+21*10⁴=10⁴(210+170+21)=401*10⁴ Дж=4010 кДж
ответ: 4010 кДж