Всосуде содержится пар массой 3 кг при температуре 373 к. пар охлаждается. какое количество теплоты отдаст пар, если его конечным состоянием является вода при температуре 100 °c?
Дано: m = 3 кг; T₁ = 373 K; T₂ = 100 + 273 = 373 K. Q - ?
Решение: Т.к. конечная температура равна начальной, то после конденсации вода охлаждаться не будет. Тогда теплота, отдаваемая паром, уходит только на конденсацию. Q = Lm. Удельная теплота парообразования для водяного пара L = 2,3*10⁶ Дж/кг.
Р = 20 кН = 20000 Н. ρл = 900 кг/м^3. ρв = 1000 кг/м^3. Vнад водой - ? Fарх - ? На льдину действуют две силы: сила тяжести m * g, вертикально вниз, и выталкивающая сила Архимеда Fарх, вертикально вверх. Так как льдина плавает то эти силы равны между собой: m*g = Fарх. Вес тела Р равен силе тяжести m*g. Р = m *g. Fарх = 20000 Н. Массу тела m распишем через плотность льда ρл и объем тела V: m = ρл * V. m *g = ρл * V *g. Выталкивающая сила Архимеда определяется формулой: Fарх = ρв *g* Vпог. Где ρв - плотность жидкости, в которое погружено тело, g - ускорение свободного падения, Vпог - объем погруженной части тела в жидкость. ρл * V *g = ρв *g* Vпог. ρл * V = ρв * Vпог. Vпог / V = ρл / ρв. Vпог / V = 900 кг/м^3 / 1000 кг/м^3 = 0,9. Под водой находится 9/10 частей или 90 % всего объема льдины. Vпог = 0,9 * V. Vнад водой = V - Vпог = V - 0,9 * V = 0,1 * V. ответ: на поверхности находится 1/10 или 10 % льдины.
Чтобы найти значение гравитационной постоянной надо было измерить силу притяжения двух тел известной массы, находящихся на известном расстоянии друг от друга. Такой опыт в конце 18-го века поставил английский ученый Кавендиш, который смог измерить чрезвычайно малые силы притяжения между металлическими шарами. Кавендиш подвесил на тонкой нити горизонтальный стержень с малыми шарами и и по углу поворота нити измерил силы притяжения, действующие на эти шары со стороны больших шаров и (см.рис.). Малые углы поворота нити удалось измерить по движению «зайчика» от прикрепленного к нити зеркальца. Опыт Кавендиша образно назвали «взвешиванием Земли», потому что, зная значение можно определить массу Земли, используя формулу закона всемирного тяготения:
m = 3 кг;
T₁ = 373 K;
T₂ = 100 + 273 = 373 K.
Q - ?
Решение:
Т.к. конечная температура равна начальной, то после конденсации вода охлаждаться не будет. Тогда теплота, отдаваемая паром, уходит только на конденсацию.
Q = Lm.
Удельная теплота парообразования для водяного пара L = 2,3*10⁶ Дж/кг.
Вычисления:
Q = 2,3*10⁶*3 = 6,9*10⁶ (Дж),
Q = 6,9*10⁶ Дж = 6,9 МДж.
ответ: 6,9 МДж.