Якщо кинути скляну пластинку в ємність із ртуттю, вона спливе. однак, якщо покласти цю пластину на дно порожньої плоскодонної кювети і потім налити в кювету ртуть, пластина спливе. чим пояснити результати цих досліджень?
Добрый день! Давайте рассмотрим пошаговое решение этой задачи:
1. Найдем энергию, получаемую панелью в течение единицы времени при данном угле наклона плоскости. Для этого умножим площадь панели на солнечную энергию, падающую на каждый квадратный метр панели:
Энергия = 10 м² × 1370 Дж/м² = 13700 Дж/с
2. Найдем мощность, производимую панелью путем деления энергии на единицу времени (1 секунда):
Мощность = Энергия / Время = 13700 Дж/с / 1 с = 13700 Вт
3. Найдем выработанную электроэнергию батареей. Для этого умножим мощность на время работы установки:
Выработанная электроэнергия = Мощность × Время = 13700 Вт × 60 сек = 822000 Дж
4. Найдем тепловую энергию, полученную от электроэнергии. Для этого умножим выработанную электроэнергию на КПД батареи:
5. Найдем массу воды, на которую будет передана тепловая энергия. Для этого разделим тепловую энергию на удельную теплоемкость воды:
Масса воды = Тепловая энергия / Удельная теплоемкость = 82200 Дж / 4202 Дж/(кг∙°С) = 19,57 кг
6. Найдем изменение температуры воды. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:
Потери тепла = Полученная тепловая энергия = ε × площадь × временной период / временной интервал, где ε - коэффициент пропорциональности (σ*Т^4).
Также для любой потери тепла может быть записано уравнением: масса воды × удельная теплоемкость × изменение температуры = потери тепла.
Исходя из этого, получим уравнение:
масса воды × удельная теплоемкость × изменение температуры = ε × площадь × временной период / временной интервал
Из этого уравнения можно легко выразить изменение температуры.
Преобразуя уравнение, получим:
изменение температуры = (ε × площадь × временной период / временной интервал) / (масса воды × удельная теплоемкость).
В нашем случае изменение температуры будет равно:
изменение температуры = ((σ*Т^4) × площадь × временной период / временной интервал) / (масса воды × удельная теплоемкость).
7. Теперь подставим значения в данную формулу. Значение площади равно 10 м², промежуток времени - 60 сек, масса воды - 19,57 кг.
Согласно условию задачи, начальная температура воды 360 K.
Теперь найдем изменение температуры:
изменение температуры = ((5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × (360 К)^4) × 10 м² × 60 с / 1 мин) / (19,57 кг × 4202 Дж/(кг⋅°С))
изменение температуры = (5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × 1296 ⋅ 10^4 К^4) × 10 м² × 60 с / (19,57 кг × 4202 Дж/°С)
изменение температуры = (5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × 1296 ⋅ 10^4 К^4) × 10 м² × 60 с / (19,57 кг × 4202 Дж/°С)
изменение температуры ≈ 3,95 К
Ответ: Температура воды изменится примерно на 3,95 К за 1 минуту работы установки. Ответ округляем до сотых.
1. Найдем энергию, получаемую панелью в течение единицы времени при данном угле наклона плоскости. Для этого умножим площадь панели на солнечную энергию, падающую на каждый квадратный метр панели:
Энергия = 10 м² × 1370 Дж/м² = 13700 Дж/с
2. Найдем мощность, производимую панелью путем деления энергии на единицу времени (1 секунда):
Мощность = Энергия / Время = 13700 Дж/с / 1 с = 13700 Вт
3. Найдем выработанную электроэнергию батареей. Для этого умножим мощность на время работы установки:
Выработанная электроэнергия = Мощность × Время = 13700 Вт × 60 сек = 822000 Дж
4. Найдем тепловую энергию, полученную от электроэнергии. Для этого умножим выработанную электроэнергию на КПД батареи:
Тепловая энергия = Выработанная электроэнергия × КПД = 822000 Дж × 0,1 = 82200 Дж
5. Найдем массу воды, на которую будет передана тепловая энергия. Для этого разделим тепловую энергию на удельную теплоемкость воды:
Масса воды = Тепловая энергия / Удельная теплоемкость = 82200 Дж / 4202 Дж/(кг∙°С) = 19,57 кг
6. Найдем изменение температуры воды. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:
Потери тепла = Полученная тепловая энергия = ε × площадь × временной период / временной интервал, где ε - коэффициент пропорциональности (σ*Т^4).
Также для любой потери тепла может быть записано уравнением: масса воды × удельная теплоемкость × изменение температуры = потери тепла.
Исходя из этого, получим уравнение:
масса воды × удельная теплоемкость × изменение температуры = ε × площадь × временной период / временной интервал
Из этого уравнения можно легко выразить изменение температуры.
Преобразуя уравнение, получим:
изменение температуры = (ε × площадь × временной период / временной интервал) / (масса воды × удельная теплоемкость).
В нашем случае изменение температуры будет равно:
изменение температуры = ((σ*Т^4) × площадь × временной период / временной интервал) / (масса воды × удельная теплоемкость).
7. Теперь подставим значения в данную формулу. Значение площади равно 10 м², промежуток времени - 60 сек, масса воды - 19,57 кг.
Согласно условию задачи, начальная температура воды 360 K.
Теперь найдем изменение температуры:
изменение температуры = ((5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × (360 К)^4) × 10 м² × 60 с / 1 мин) / (19,57 кг × 4202 Дж/(кг⋅°С))
изменение температуры = (5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × 1296 ⋅ 10^4 К^4) × 10 м² × 60 с / (19,57 кг × 4202 Дж/°С)
изменение температуры = (5,67⋅10^-8 Вт/(м²⋅К^4) × 1296 ⋅ 10^4 К^4) × 10 м² × 60 с / (19,57 кг × 4202 Дж/°С)
изменение температуры ≈ 3,95 К
Ответ: Температура воды изменится примерно на 3,95 К за 1 минуту работы установки. Ответ округляем до сотых.