градинка температурой 0⁰С падает на тротуар, температура уоторого 0⁰С . считая, что тесперстура воздуха не изменяется с высотой и тоже равна 0°С , определите первоначальную высоту, с которой должна упасть градинка , для того чтобы полностью растаять? Сопротивлением воздуха пренебречь . Удельная теплота плавления льда 3,34×10^5 Дж/К
Для начала, давайте разберемся с тем, что происходит при падении градинки на тротуар. Когда градинка падает, она начинает плавиться из-за контакта с теплым тротуаром. Так как температура как воздуха, так и тротуара равна 0°C, градинке нужно получить дополнительное количество теплоты, чтобы полностью растаять.
Формула для расчета теплоты, необходимой для плавления градинки, выглядит следующим образом:
Q = m * L,
где Q - количество теплоты, необходимое для плавления градинки,
m - масса градинки,
L - удельная теплота плавления льда.
Нам известна удельная теплота плавления льда, которая равна 3,34×10^5 Дж/К. Чтобы решить задачу, нам необходимо найти массу градинки и ее начальную высоту.
Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:
Потенциальная энергия = Кинетическая энергия + Энергия изменения состояния.
Массу градинки обозначим как m, начальную высоту как h, a конечную скорость как v.
Изначально у градинки только потенциальная энергия. По закону сохранения энергии:
m * g * h = 0 + m * v^2 / 2 + m * L,
где g - ускорение свободного падения (9,8 м/с^2).
Так как градинка покоится на тротуаре и начинает падать свободно, конечная скорость достигается через определенное время, а именно тогда, когда масса градинки полностью превращается в воду. Из условия задачи следует, что градинка полностью растает. То есть, когда масса градинки превратится в воду, у нее не будет остатка.
Таким образом, в конечном состоянии у нас нет кинетической энергии (v = 0) и градинка полностью превращается в воду (m = 0).
Уравнение принимает вид:
m * g * h = 0 + 0 + m * L,
m * g * h = m * L,
h = L / g.
Подставляем известные значения:
h = (3,34×10^5 Дж/К) / (9,8 м/с^2).
Вычисляем:
h = 3,40×10^4 м.
Таким образом, первоначальная высота, с которой должна упасть градинка для того, чтобы полностью растаять, составляет 3,40×10^4 м (или 34,0 км).
Надеюсь, данное пояснение было понятным и полезным! Если у вас остались какие-либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать их.