В один из сообщающихся сосудов, площадью S, = 150 см2 заливают воду с скоростью q = 0,5 л/с. Второй сосуд плотно закрыт подвижным поршнем площади S2 = 250 см2. На нём на жёсткой пружине k=300Н/м устойчиво закреплён сосуд , в который засыпают песок. При этом высота уровня дна сосуда с песком относительно дна сосудов с водой в течение наблюдаемого промежутка времени не меняется. Найдите скорости подъема v1, v2, уровней воды в обоих сосудах, а также скорость наполнения сосуда песком (кг/с).
• по определению кпд: n = q/qзатр, где qзатр - затраченная теплота на нагрев куска меди (будем считать далее, что температура t2 не является температурой плавления меди)
• медь нагревается за счет горения угля. значит:
○ n = q/(q m1)
○ m1 = q/(n q)
• теплота q расходуется на нагрев куска меди: q = c m2 (t2 - t1) (1)
• далее эта же теплота q пойдет на плавление льда (его температура по условию 0 °с, поэтому плавление начнется сразу же): q = λ m3 (2)
• приравняв уравнения (1) и (2), находим:
○ t2 = t1 + ((λ m3)/(c m2))
• подставляем уравнение в выражение (1). получаем:
○ t1 = (q - λ m3)/(m2 - m1)