М=500 г= 0,5 кг; теплоемкость воды с = 4,19*10^3 дж/кгк. теплота (удельная) парообразования воды l = 2,256*10^6 дж/кг. т°0 = 20°с. для пара: m1 = 10 г, m2 = 100 г. ур-ие тепл. для первой порции пара: м*с*(т°1 - т°0) = l* m1 + m1*c*(100° - t°1). оно отражает: тепло, полученное водой м, равно теплоте, отданной паром m1 при конденсации при темпер. 100°с и последующим охлаждением образовавшейся воды от 100° до общей температуры т°1. выразим т°1 из него: т°1 =[ lm1 + c(mt°o + 100°m1)]/(c*(m + m1)) = [2,256*10^6*0,01 + 4,19*10^3*(0,5*20 + 100*0,010)]/(4,19*10^3*0,510) = 32,1°. суммарная масса стала 110 г. видим, что 10 грамм пара нагрели смесь на 12 градусов. ясно, что 100 г должны бы были нагреть ее выше 100°с. тут логично сосчитать сначала, сколько теплоты потребует масса м для нагрева до 100°с, потом сосчитать, сколько граммов (m) пара при100° нужно для этого сконденсировать. а именно: с*м*(100° - т°о) = l*m. m = с*м*(100° - т°о) /l = 4,19*10^3*0,5*80/(2,256*10^6) = 0,074 кг = 74 г. в итоге, в этом случае масса станет 500+74=574 г с температурой 100°с. остальной пар "улетучится".
не знаю как решать без массы, поэтому возьму тело массой 1 кг, тогда полная энергия в начальный момент будет равна кинетической энергии:
Ек.начальная=1/2*m*
=0.5*1*20*20=200Дж
теперь найдём на какой высоте потенциальная равна 1/2 общей энергии:
Еп=1/2Ек.нач.=200Дж/2=100Дж
Еп=mgh, отсюда
h=Еп/mg=100/1*10=10м
ответ : Еп=Ек на высоте 10 м.
проверим, найдем высоту на которую поднимется тело, брошеное со скоростью 20м/с
S=
=
=20м
а кинетическая равна потенциальной на половине пути 20м/2=10м, кстати это может быть и самостоятельным решением.