Изучением трения ученые занимаются уже пятьсот лет. первым его исследовал еще леонардо да винчи (1452-1519). важные результаты в этой области были получены французскими учеными г. амонтоном (1663-1705) и ш. кулоном (1736-1806). какую роль играет трение в природе и технике - положительную или отрицательную? на этот вопрос нельзя дать однозначного ответа. трение может быть как полезным, так и вредным. в первом случае его стараются усилить, во втором - ослабить. в отсутствие трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле. в гололедицу, когда трение между подошвой обуви и льдом становится малым и ноги начинают скользить, лед посыпают песком: песок увеличивает трение. на гладкой поверхности не смогли бы двигаться и автомобили: их колеса, вращаясь, проскальзывали бы и буксовали на месте. именно трение останавливает машины при торможении. на льду они даже при включенных тормозах продолжали бы двигаться по инерции. но трение может играть и отрицательную роль. ведь именно из-за него нагреваются и изнашиваются многие движущиеся части различных механизмов. в таких случаях его стараются уменьшить.
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин