Опыт Джоуля В начале века английский ученый Д.Джоуль впервые установил закон сохранения энергии. Ему удалось экспериментально доказать, что механическая энергия переходит в тепловую, тепловая в механическую в эквивалентных соотношениях. Баланс сходился всюду: химическая энергия превращалась в тепловую или сначала в электрическую, а за тем в тепловую, электрическая энергия в химическую, а за тем в тепловую. Многочисленные опыты проверялись и перепроверялись. Перед вами описание опыта, проверенного Джоулем, по измерению перехода потенциальной энергии силы тяжести в тепловую при падении свинцовой дроби. Горсть свинцовой дроби помещалась в закрытую картонную трубку и быстро переворачивалась так, чтобы дробь пролетела всю высоту трубки. Трубку резко переворачивали подряд порядка 50 раз. После этого дробь высыпали в картонный стаканчик. Ртутным термометром измеряли температуру дроби до и после опыта. При каждом переворачивании трубки дробь приобретает потенциальную энергию за счет переворачивания. При падении дроби ее потенциальная энергия превращается в кинетическую, которая при неупругом ударе о дно картонной трубки переходит в теплоту.
Можно рассчитывать полную потенциальную энергию и количество теплоты, полученное дробью в конце опыта . Это очень неточный эксперимент и его можно усовершенствовать . В промышленности используют потенциальную энергию поднятого молота при штамповке деталей из металла и пластмасс, а также при ковке деталей на кузнечных молотах .
ответьте на во к тексту :
Почему не обязательно в этом опыте измерять массу дроби?
Когда дробь заканчивает свое движение, почему дно трубки должно находиться на твердой поверхности?
Почему Джоуль пришел к выводу, что оптимальное число переворотов трубки 50 раз?
Как можно усовершенствовать опыт?
583,5 кДж.
Объяснение:
Дано:
m1=247 г=0,247 кг;
m2=13 г=0,013 кг;
t1=22 °С;
t2=232 °С;
λ=0,59⋅105 Дж/кг;
c1=250 Джкг⋅°С;
q=47⋅106 Дж/кг.
Q — ?
Решение.
Составим уравнение теплового баланса:
Q1+Q2=Q3−Q, где
Q1=c1⋅m1⋅(t2−t1) — это количество теплоты, необходимое для нагревания олова до температуры плавления.
Q1=250Джкг⋅°С⋅0,247 кг⋅(232 °С−22 °С)=12968 Дж.
Q2=λ⋅m1 — это количество теплоты, необходимое для плавления олова;
Q2=0,59⋅105Джкг⋅0,247 кг=14573 Дж.
Q3=q⋅m2 — это количество теплоты, которое выделилось при сгорании бензина.
Q3=47⋅106Джкг⋅0,013 кг=611000 Дж.
Q=Q3−Q2−Q1 — это энергия, которая не пошла на нагревание и плавление олова.
Q=611000 Дж−14573 Дж−12968 Дж=583459=583,5 кДж.
ответ: 583,5 кДж.