Установка, выделяющая тепловую мощность 50квт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубе площадью сечения 177мм квадратных. при установившемся режиме проточная вода нагревается на 25 градусов цельсия. определите скорость течения воды.
Рассмотрим промежуток времени t, за это промежуток через установку пройдет объем воды V=S*U*t, который заберет количество теплоты, равное Q'=c*m*ΔT=c*ρ*V*ΔT=c*ρ*S*U*t*ΔT. За это время установка выделит тепло Q"=N*t. Будем считать, что тепловые потери отсутствуют, тогда Q'=Q", c*ρ*S*U*t*ΔT=N*t ⇒ U=N/(c*ρ*S*ΔT)= 50000/(4200*1000*1,77*10⁻⁴*25)=50000/5932≈8,43 м/с
Если КПД k=17%=0.17, то для получения полезной мощности P0=5 мВт требуется мощность P=P0/k; Чтобы получить такую мощность надо чтобы в секунду распадалось количество атомов n=E/p, где p - энергия одного распада (в Джоулях), а E=P/1c - Энергия станции за одну секунду. p=2*10^8*1.6*10-19=3,2*10^-11 Дж. В секунду распадается количество вещества равное N=n/Na, где Na - постоянная Авогадро. Это соответствует массе равной m=N*92/1000. m=92E/(1000*p*Na); а за сутки M=86400*m; M=86400*92E/(1000*p*Na); M=7948.8*P0/(k*p*Na); M=7948.8*5*10^6/(0.17*3.2*10^-11*6,022*10^23); M=0.01 кг.
U=8,43 м/с
Объяснение:
N=50 кВт=50000 Вт
S=177 мм²=1,77*10⁻⁴ м²
ΔT=25 °C
c=4200 Дж/кг*°С
ρ=1000 кг/м³
U=?
Рассмотрим промежуток времени t, за это промежуток через установку пройдет объем воды V=S*U*t, который заберет количество теплоты, равное Q'=c*m*ΔT=c*ρ*V*ΔT=c*ρ*S*U*t*ΔT. За это время установка выделит тепло Q"=N*t. Будем считать, что тепловые потери отсутствуют, тогда Q'=Q", c*ρ*S*U*t*ΔT=N*t ⇒ U=N/(c*ρ*S*ΔT)= 50000/(4200*1000*1,77*10⁻⁴*25)=50000/5932≈8,43 м/с