Деревянный шарик удерживается внутри цилиндрического стакана с водой нитью, прикреплённой к его дну. Шарик погружён в воду целиком и не касается ни стенок, ни дна стакана. Из стакана с шприца откачивается порция воды объёмом V=100 мл, в результате чего уровень воды в стакане понижается на ΔH=28 мм = 2,8 см, сила натяжения нити падает втрое: F/f = 3 и шарик оказывается погружён в воду лишь частично. Определите силу натяжения нити до откачки воды из стакана. ответ выразите в Н, округлив до десятых. Плотность воды ρ =1 г/см³ = 10³кг/м³, площадь дна стакана S=50 см². Ускорение свободного падения g=10 Н/кг. РЕШЕНИЕ: Очевидно, что изначально шарик «касался» поверхности воды (но не вылезал из неё). Тогда если мы откачали 100 мл, а уровень в цилиндре понизился на 2,8 см, то над водой стала выступать часть шарика объёмом: v = S*ΔH – V = 50*2,8 – 100 = 40 мл = 40/10⁶ м³. Значит, выталкивающая сила уменьшилась на ΔF = ρgv, т. е. f = F – ΔF. А поскольку: F/f = 3, то → F/(F – ΔF) = 3, откуда: F = 3F – 3ΔF, или: 2F = 3ΔF. Отсюда: F = (3/2)*ΔF = 1,5*ρgv = 1,5*10³*10*40/10⁶ = 60/10² H = 0,6 H.
Удельная теплоемкость воды 4200 Дж / ( кг С) Удельная теплота парообразования - 2250 кДж / кг Чтобы нагреть 80 литров на 29 градусов, нужно 4200*29 =121 800 кДж. 1 килограмм пара отдаст 2 250 кДж при переходе из пара в жидкость и ещё 4200 * ( 100 - 36 ) = 268 800 кДж при остывании со 100 до 36 градусов, итого 271 050 кДж. потребуется 121 800/ 271 050 = 0,45 кг. Это при условии, что получившаяся из пара вода находится в теплообменном процессе с изначальными 80 литрами, то есть, конечная температура воды, образовавшейся из пара, равна 36 градусам. Для реальной задачи, например, 100-градусным паром подогревается вода в котле через теплообменник, в котором пар конденсируется, а затем сливается в ту же канализацию или в систему возврата в паровой котёл, расчёты будут несколько сложнее, потому что в начале подогрева пар остывает до 6 градусов, в конце - до 36, 4200* (100 - 29,5) =333 900 121 800/336150 =0,36 кг Ну а если сформулировать задачу уж совсем точно, то потребуется ещё и учесть, что удельная теплоёмкость воды - величина непостоянная, достигающая своего минимума при 35 градусах по Цельсию
