1) Распишим емкости конденсатора до погружения в воду и после(по условию менятеся только среда, а не площадь или расстояние между пластинами):
До C₀=(e₀*s)/d
После C₁=(e₀*e*s)/d
2) Разделив первое уравнение на второе, мы получим:
C₀*e=C₁
C₁=81*500=405 пкФ
3) Распишим потенциальную энергию конденстора, которая не меняется:
W₀=W₁
W₀=(C₀*U₀^2)/2
W₁=(q^2)/(2*C₁)
Откуда:
q=sqrt(C₁*C₀*(U₀^2))=9*C₀*U₀=9*500*10^-12*40000=0.00018 Кл
4) Найдем разность потенциалов полсе погружения в воду:
U₁=q*C₁=9*C₀^2*U₀*81=0.00018*405*(10^-12)=7.29*(10^-14) Дж
ответ: q=0.00018 Кл
U₁=7.29*(10^-14) Дж
При решении задачи нужно учесть, что оба тела — и котел, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен.
Их температуры можно считать одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется на 100 °С - 10 °С = 90 °С.
Но количества теплоты, полученные котлом и водой, не будут одинаковыми.
Ведь их массы и удельные теплоемкости различны.
Количество теплоты,полученное котлом,равно: Q1=c1m1(t2-t1)
Q1=460Дж/кг*градусы * 10 кг * 90 градусов=414000Дж=414кДж
Количество теплоты, полученное водой, равно: Q2 = c2m2(t2 -t1)
Q2=4200Дж/кг*градусы * 20кг *90 градусов=7560000Дж=7560Кдж
Общее количество теплоты:Q=Q1+Q2
Q=414кДж+7560кДж=7974кДж
