Какую силу надо приложить, чтобы удерживать под водой пробку, масса которой m = 24 г? Плотность воды ρ = 1000 кг/м3, плотность пробки ρ' = 240 кг/м3, ускорение свободного падения g = 10 H/кг. ответ дать в Ньютонах с точностью до сотых.
Вес пробки в воздухе:
P = mg = 0,024 · 10 = 0,24 (Н)
Объем пробки:
V = m/ρ' = 0,024 : 240 = 0,0001 (м³)
Выталкивающая сила, действующая на пробку, полностью погруженную в воду:
Fₐ = ρgV = 1000 · 10 · 0,0001 = 1 (H)
Так как плотность пробки меньше плотности воды, то пробка в воде без посторонней силы будет плавать. Для удержания ее под водой необходимо приложить силу, сонаправленную с силой тяжести и численно равную:
F = Fₐ - P = 1 - 0,24 = 0,76 (H)
Q₁=c*m*Δt
Q₁ - количество выделенной теплоты ( при нагревании), Дж
c - удельная теплоемкость, Дж/(кг*°С)
m - масса вещества, кг
Δt - изменения температуры, °С
Q₁=4200 Дж/(кг*°С)*2 кг*(100-20)°С = 672 000 Дж = 672 кДж
теперь посчитаем сколько потребуется теплоты для превращения воды в пар
Q₂=L*m
Q₂ - количество выделенной теплоты, Дж
L - удельная теплота парообразования, Дж/кг
m - масса вещества, кг
Q₂=2,3*10^6 Дж/кг * 2 кг = 4,6*10^6 Дж = 460 000 Дж = 460 кДж
теперь считаем, сколько всего выделилось теплоты
Q=Q₁+Q₂
Q=672 кДж + 460 кДж = 1 132 кДж
ответ: Q=1 132 кДж