На дні річки глибиною 2 м лежить камінець. Хлопчик, націлившись, спрямовує на нього палицю під кутом 40° до горизонту. На якій відстані від камінця доторкнеться палиця дна річки? Вважати, що показник заломлення води відносно повітря 1,33.
T-температура после того, как установится тепловое равновесиес1-удельная теплоемкость воды =4200 дж/кг*кс2-удельная теплоемкость льда =2110 дж/кг*кλ- удельная теплота плавления льда=330 кдж/кг*к вода охлаждаетсяq1=c1*m1*(t1-t)=4200*0.200*([273+18]-t) лед нагревается от т2= -20 гр. по цельсию до температуры 0 град с q2=c2*m2*(0-t2)=2110*0.030*(0-[-20])=1266 джлед плавитсяq3=λm2=330000*0.030=9900 джвода из расплавленного льда нагревается q4=c1*m2*(t-0)=4200*0.030*t
Тепловая мощность нагревателя чайника равна Q/t = W За время t нагреватель выделит количество теплоты Q равное Q = Wt Коль скоро кпд нагревателя равно η, то часть этой энергии будет передана воде: Q₁ = ηQ = ηWt Этой энергии хватило на то, чтобы вода массой m прогрелась с начальной температуры t₁ до температуры кипения 100⁰ С Q₁ = mC(100 - t₁) = ηWt откуда для кпд получаем
η = mC(100 - t₁)/Wt где m = 2 кг С = 4200 Дж на кг на град - удельная теплоёмкость воды t₁ = 15 C - начальная температура воды W = 2000 Вт - мощность кипятильника чайника t = 5 мин = 300 сек - время прогрева воды до температуры кипения кпд этого чайника равно: η = 2·4200·(100 - 15)/2000·300 = 697 000/600 000 = 1,19
ответ: таких чайников не бывает.
Даже при 100% кпд кипятильника мощностью в 2000 Вт, всё равно количество тепла в 697 000 Дж, которое необходимо для нагрева 2 литров воды от 15 градусов до 100 градусов, сотворить за 5 минут невозможно: потребуется по крайней мере 697 000/2000 = 349 сек или 5 минут и 49 секунд. Так что либо время не 5 минут, либо вода теплее 15 градусов, либо литров меньше, либо мощность больше. Ну или чайник надо исследовать на предмет осуществления двигателя первого рода, выделяющего энергии больше, чем потребляет...
