Нельзя говорить, что холодный и теплый воздух весят одинаково. Их состав одинаков, но в теплом воздухе молекулы движутся быстрее, среднее расстояние между молекулами увеличивается, и в результате молекул теплого воздуха в единице объема получается меньше, чем молекул воздуха холодного. Земное притяжение теплому воздуху преодолеть архимедова сила - более тяжелый холодный воздух стремится вниз, выталкивая более легкое тело (теплый воздух) кверху. Профессоров мучить не надо, вопрос это с физической стороны очень простой, может быть, просто нужно найти более доходчивые слова и примеры, чтобы сделать ответ понятным для Вас.
Установим начало координат в месте, где пружина максимально деформирована
изначально шар обладал только запасом потенциальной энергии mg (h + x), которая в дальнейшем перейдет в энергию деформированной пружины (k x²)/2 и расходуется на преодоление силы сопротивления F
по закону сохранения энергии:
mg (h + x) = (k x²)/2 + F x
сведем данное уравнение к квадратному относительно x:
В любом случае нужна фомула Q=cm(t2-t1). Сначала необходимо остудить воду до 0 С, количество выделяемой теплоты мы расчитываем по этой формуле.
Q1 = cm(t2-t1) = 4200 * 2 * (10-0) = 84000 (Дж)
с - удельная теплоемкость воды
m - 2 литра воды весят 2 кг
А теперь что-то связанное с удельной теплотой плавления/кристаллизации: мы краисталлизируем 2 кг воды и тратим на это Q2 Дж энергии.
Q2 = лm = 335000 * 2 = 670000 (Дж) (л - это греческая лямбда)
Искомое Q = Q1+Q2 = 754000 (Дж)