На нитях одинаковой длины, закрепленных вверху в одной точке, подвешены два шарика одинаковой массы. Шарики находятся в равновесии и заряжены равным положительным зарядом.
а) Почему нити отклонились от вертикали?
б) На одинаковый ли угол отклонились нити от вертикали? Почему?
в) Сделайте чертеж и изобразите на нем все силы, действующие на каждый шарик.
г) Запишите закон, описывающий равновесное состояние шариков, и соотношение между действующими на один шарик силой тяжести, силой отталкивания со стороны другого шарика и углом между нитью и вертикалью.
д) Выразите расстояние между шариками через длину нити и угол между шариками.
е) Запишите соотношение между массой, длиной нити, углом и зарядами шариков.
ж) Какие задачи можно поставить, используя это соотношение.
Итак, разберем задачу по пунктам.
1) Сначала мы должны нагреть лёд
Формула выделившейся теплоты:
Q1=c1*m*Δt1, где c - удельная теплоемость льда, равная 2100 Дж/(кг*К), m - масса льда, Δt1 - изменение температуры. Стоит обратить ваше внимание на то, что когда мы высчитываем изменение, нам необязательно переводить температуру из градусов Цельсия в Кельвины, так что Δt у нас будет равно 10. Q1>0
2) После нагревания мы должны расплавить лёд
Формула выделившейся теплоты:
Q2=λ*m, где λ - удельная теплота плавления льда, равная 334*10³ (Дж/кг) Q2>0
3) Итак, теперь мы имеем воду. Масса осталась та же. Нам осталось лишь нагреть воду до температуры, когда из нее будет образовываться пар.
Формула выделившейся теплоты:
Q3=c2*m*Δt2, где c2 - удельная теплоемкость воды, равная 4190 Дж/(кг*К), Δt2=100 (Мы должны нагреть воду от 0 градусов до 100. Из конечной вычитаем начальную 100-0=100). Q3>0
4)Итак, в итоге мы должны составить уравнение теплового баланса:
Q=Q1+Q2+Q3
Нам осталось лишь подставить значения и вычислить какое же количество теплоты нам требуется:)
Q=2100*2*10+334000*2+4190*2*100=42000+668000+838000=1538000 (Дж/кг)=1,548Мдж/кг