Дано:
С1=90 nф
С2=0,2 nф
С3=0,3 nф
С4=0,88 nф
С5=10 nф
U=270 в.
Найти:
С.экв и напряжение на каждом конденсаторе а также вычислить энергию, запасенную в конденсаторе С2
1/C23 = 1/C2 + 1/C3 = 1/0,2 + 1/0,3 = 5/0,6
C23 = 0,6/5 = 0,12 nф = 0,12*10^-12 ф
C234 = C23 +C4 = 0,12 +0,88 = 1 nф = 1*10^-12 ф
1/С.экв = 1/C1 + 1/C234 + 1/C5 = 1/90 + 1/1 + 1/10 = 100/90 =10/9
С.экв = 9/10 = 0.9 nф = 0,9*10^-12 ф
Q = С.экв *U = 0,9*10^-12 * 270 = 0,243 *10^-9 Кл
Q1 = Q234 = Q5 =Q = 0,243 *10^-9 Кл
U1 = Q1/C1 = 0,243 *10^-9 / 90*10^-12 = 2,7 B
U5 = Q5/C5 = 0,243 *10^-9 / 10*10^-12 = 24,3 B
U234 = U - U1 - U5 =270 -2,7 -24,3 = 243 B
U4 = U23 = U234 = 243 B
Q23 = C23 *U23 = 0,12*10^-12 * 243 = 0,02916 *10^-9 Кл
Q2 = Q3 = Q23 = 0,02916 *10^-9 Кл
U2 = Q2/C2 = 0,02916*10^-9 / 0,2*10^-12 = 145,8 B
U3 = U23 - U2 = 243 - 145,8 = 97,2 B
W2 = C2(U2)²/2 = 0,2*10^-12*(145,8)²/2 = 2,1*10^-9 Дж = 2,1 нДж
С.экв = 0.9 nф
U1 = 2,7 B
U2 = 145,8 B
U3 = 97,2 B
U4 = 243 B
U5 = 24,3 B
W2 = 2,1 нДж
m1 = 500 г = 0.5 кг
m2 (воды) = pV = 0,004 * 1000 = 4 кг
t1 = 30 C
t2 = 0 C
L = 330000 Дж/кг
c = 4200 Дж/кг * К
t3 - ?
Q = Lm
Q = cm(t2-t1)
Q = 33 * 10^4 * 0.5 = 165 000 Дж = 165 кДж.
Для того, чтобы определить изменение температуры, необходимо знать, сколько теплоты отдает вода при охлаждении на 1 С:
Q = cmdT
Q = 4200 * 4 * 1 = 16800 Дж.
Теперь найдем изменение температуры при таянии льда:
165 000/16800 = 9.8 С
Найдем изменение температуры:
30 - 9.8 = 20.2 С
Теперь мы имеем воду при температуре 20.2 С массой 4 кг и воду при температуре 0 С массой 0.5 кг. Ну и теперь, зная отношение масс ( 8:1) можем найти температуру смеси:
T = 20.2 * 8/9 = 18 C.