![СОЧЧ 5. На диаграмме представлены КПД тепловых двигателей. [46] 50% 47% 43% 40% 36% 40% паровая маши](/tpl/images/4727/8383/f3b2a.jpg)
F=160*10^-19 Н = 1,6*10^-17 Н
R= 1.04*10^-6 м
Объяснение:
Точечный заряд (протон) q=1,6*10^{-19} Кл влетает со скоростью v=100 м/с в однородное магнитное поле.
Вектор скорости заряда и вектор индукции магнитного поля взаимно перпендикулярны.
Найдем направление силы, действующей на заряд. Индукция магнитного поля B=1 Тл.
Сила, действующая на заряд в магнитном поле, определяется выражением (Лоренца)
F=q*v*B*Sin(a), где -a-альфа-угол между Вектором скорости заряда и вектором индукции магнитного поля (в нашем случае 90 градусов)
ПОдставим данные из дано
F=q*v*B*Sin(a)=1,6*10^{-19} *100*1*Sin(90)=160*10^-19 Н
Если скорость заряженной частицы массой перпендикулярна вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по радиусу окружности, плоскость которой перпендикулярна линиям индукции. Тогда второй закон Ньютона можно записать в следующем виде:
F=m*a, где a = 
/R
Тогда
F=q*v*B*Sin(a) и F=m*a
Левые части равны, приравняем и правые
q*v*B*Sin(a)=m*a
q*v*B*Sin(a)=m*/R
Отсюда выразим R
R=
=
= 1.04*10^-6 м
Дано:
m = 100 килограмма - масса льда при температуре 0 градусов по Цельсию;
k = 70% = 0,7 - коэффициент полезного действия топки;
q1 = 29,3 * 10^6 Дж/кг - удельная теплота сгорания угля;
dT = 100 градусов Цельсия - температура кипения воды;
с = 4200 Дж/(кг*С) - удельная теплоемкость воды;
q2 = 3,4 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота правления льда;
q3 = 2,3 * 10^6 Дж/кг - удельная теплота парообразования воды.
Требуется определить массу угля, необходимого для превращения в пар льда.
Рассчитаем количество теплоты чтобы превратить пар в воду:
Q1 = q2 * m = 3,4 * 10^5 * 100 = 3,4 * 10^7 Джоулей.
Теперь чтобы нагреть воды до 100 градусов Цельсия:
Q2 = c * m * dT = 4200 * 100 * 100 = 4,2 * 10^7 Джоулей.
Теперь чтобы превратить нагретую воду в пар:
Q3 = m * q3 = 2,3 * 10^6 * 100 = 23 * 10^7 Джоулей.
Всего нам потребуется затратить энергии:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 3,4 * 10^7 + 4,2 * 10^7 + 23 * 10^7 = 30,6 * 10^7.
Так как КПД топки только 70%, значит фактически нам нужно затрать энергии на 30% больше:
Qф = Q * 1,3 = 30,6 * 10^7 * 1,3 = 39,8 * 10^7 Джоулей.
Тогда масса угля будет равна:
m = Qф / q1 = 39,8 * 10^7 / (29,3 * 10^6) = 13,6 килограмм.
ответ: необходимо затратить 13,6 килограмм угля.