Величезна маса води Ніагри падає з висоти в 50 м і розвиває при цьому потужність приблизно в 4 млн кінських сил. Шум Ніагри зазвичай чути на відстані 6-7 км. Скільки часу йде звук від Ніагри до відстані його чутності?
Задача на уравнение теплового баланса, Ну и попутно на законы Ома и Джоуля-Ленца. Хотя баланса тут всего ничего. Для плавления льда массой m находящегося при температуре плавления к нему необходимо подвести количество теплоты: Q1=qmQ_1=qmQ1=qm (1) Где q- удельная теплота плавления льда q=335*10³ Дж/кг
При пропускании тока через проводник на нем за время Δt выделится количество теплоты: Q2=IU⋅ΔtQ_2=IU\cdot \Delta tQ2=IU⋅Δt (2) I - ток через провдник (в Амперах) U - Напряжение на концах провдника (в Вольтах) Δt - Интервал временим (с) В нашем случае ток равен I=U2RI= \frac{U}{2R}I=2RU (3) R- сопротивление одной спирали. Две одинаковые соединены последовательно, значит суммарное сопротивление равно 2R=2*20=40 Ом. (4) Ну что ж, Подставляем числовые значения в (2) и с учетом (3) и (4) (не забываем 12мин=720с) ,получаем Q₂ Q2=220∗22040∗720=871,2∗103Q_2=220*\frac{220}{40}*720=871,2 *10^3Q2=220∗40220∗720=871,2∗103Дж
КПД Это отношение теоретически необходимых на плавление затрат теплоты к полным затратам. Т.е в нашем случае: η=Q1Q2=670∗103871,2∗103≈0,77\eta = \frac{Q_1}{Q_2}= \frac{670*10^3}{871,2*10^3} \approx 0,77η=Q2Q1=871,2∗103670∗103≈0,77
0. Тепло полученное с сгорания спирта тратится на нагревание льда до температуры плавления, плавление льда, нагревание воды до температуры кипения, то есть:
Для плавления льда массой m находящегося при температуре плавления к нему необходимо подвести количество теплоты:
Q1=qmQ_1=qmQ1=qm (1)
Где q- удельная теплота плавления льда
q=335*10³ Дж/кг
Q1=335∗103∗2=670∗103Q_1=335*10^3*2=670*10^3Q1=335∗103∗2=670∗103 Дж
При пропускании тока через проводник на нем за время Δt выделится количество теплоты:
Q2=IU⋅ΔtQ_2=IU\cdot \Delta tQ2=IU⋅Δt (2)
I - ток через провдник (в Амперах)
U - Напряжение на концах провдника (в Вольтах)
Δt - Интервал временим (с)
В нашем случае ток равен
I=U2RI= \frac{U}{2R}I=2RU (3)
R- сопротивление одной спирали. Две одинаковые соединены последовательно, значит суммарное сопротивление равно
2R=2*20=40 Ом. (4)
Ну что ж, Подставляем числовые значения в (2) и с учетом (3) и (4) (не забываем 12мин=720с) ,получаем Q₂
Q2=220∗22040∗720=871,2∗103Q_2=220*\frac{220}{40}*720=871,2 *10^3Q2=220∗40220∗720=871,2∗103Дж
КПД Это отношение теоретически необходимых на плавление затрат теплоты к полным затратам. Т.е в нашем случае:
η=Q1Q2=670∗103871,2∗103≈0,77\eta = \frac{Q_1}{Q_2}= \frac{670*10^3}{871,2*10^3} \approx 0,77η=Q2Q1=871,2∗103670∗103≈0,77
ОТВЕТ: η≈0,77
Масса льда: m = 200 г = 0,2 кг.
Начальная температура льда: t₁ = -5 °C.
Температура плавления льда: t₂ = 0 °C.
Температура кипения воды: t₃ = 100 °C.
Найти нужно массу спирта: mₓ - ?
Решение:0. Тепло полученное с сгорания спирта тратится на нагревание льда до температуры плавления, плавление льда, нагревание воды до температуры кипения, то есть:
1. Теплота сгорания спирта:
где
Дж/кг - удельная теплота сгорания спирта.
2. Теплота нагревания льда:
где
Дж/(кг × °C) - удельная теплоёмкость льда.
3. Теплота плавления льда:
где
Дж/кг - удельная теплота плавления льда.
4. Теплота нагревания воды:
где
Дж/(кг × °C) - удельная теплоёмкость воды.
5. Объединяем (0) - (4):
6. Выразим нужную массу из (5):
Численно получим:Переведём в граммы: 0.00507 кг = 5,07 г.
ответ: 5,07 г.