Какое изменение температуры необходимо, чтобы жидкость заливалась из сосуда, если она уже находится на расстоянии 7,1 мм от края горлышка? В сосуде объем жидкости составляет 300 мм3 и имеет коэффициент объемного расширения β = 0,00016. Площадь сечения горлышка равна S=0,48мм2.
Рыжик
Чтобы решить данную задачу, мы можем воспользоваться законом объемного расширения вещества. Данный закон утверждает, что изменение объема вещества прямо пропорционально изменению его температуры и коэффициенту объемного расширения.
Формула для расчета изменения объема вещества выглядит следующим образом:
\[\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\]
где:
\(\Delta V\) - изменение объема,
\(V_0\) - исходный объем,
\(\beta\) - коэффициент объемного расширения,
\(\Delta T\) - изменение температуры.
В нашей задаче исходный объем жидкости составляет 300 мм3, а коэффициент объемного расширения равен 0,00016.
Для определения изменения температуры необходимо знать изменение объема жидкости при заливе, а также площадь сечения горлышка сосуда.
Изначально жидкость находится на расстоянии 7,1 мм от края горлышка. Поскольку площадь сечения горлышка равна 0,48 мм2, то объем жидкости находится в сосуде с высотой 7,1 мм и площадью сечения 0,48 мм2. Объем жидкости можно рассчитать, умножив площадь сечения на высоту:
\[V = S \cdot h\]
где:
\(V\) - объем жидкости,
\(S\) - площадь сечения горлышка,
\(h\) - высота жидкости над горлышком.
Теперь мы можем рассчитать объем жидкости, который необходимо перенести из сосуда при заливе. Разница объемов до и после залива будет равна изменению объема жидкости:
\[\Delta V = V - V_0\]
Таким образом, мы можем объединить все полученные уравнения и решить систему уравнений с двумя неизвестными (\(\Delta V\) и \(\Delta T\)):
\[\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\]
\[\Delta V = S \cdot h\]
Подставляя значения переменных, получаем:
\(V - V_0 = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\)
\(S \cdot h = V - V_0\)
Подставляя значения \(V_0 = 300\) мм3, \(\beta = 0,00016\), \(S = 0,48\) мм2, \(h = 7,1\) мм, получаем:
\(S \cdot h = V - 300\)
\(0,48 \cdot 7,1 = V - 300\)
Вычисляем:
\(3,408 = V - 300\)
\(V = 3,408 + 300\)
\(V = 3,708\) мм3
Таким образом, для того чтобы жидкость заливалась из сосуда, необходимо, чтобы объем жидкости увеличился на 3,708 мм3.
Теперь мы можем рассчитать изменение температуры, используя первое уравнение:
\(\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\)
Подставляя значения переменных:
\(3,708 = 300 \cdot 0,00016 \cdot \Delta T\)
Решаем уравнение:
\(\Delta T = \frac{3,708}{300 \cdot 0,00016}\)
Вычисляем:
\(\Delta T = 7706,25\)
Таким образом, для того чтобы жидкость заливалась из сосуда, необходимо, чтобы температура увеличилась на 7706,25 градусов.
Формула для расчета изменения объема вещества выглядит следующим образом:
\[\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\]
где:
\(\Delta V\) - изменение объема,
\(V_0\) - исходный объем,
\(\beta\) - коэффициент объемного расширения,
\(\Delta T\) - изменение температуры.
В нашей задаче исходный объем жидкости составляет 300 мм3, а коэффициент объемного расширения равен 0,00016.
Для определения изменения температуры необходимо знать изменение объема жидкости при заливе, а также площадь сечения горлышка сосуда.
Изначально жидкость находится на расстоянии 7,1 мм от края горлышка. Поскольку площадь сечения горлышка равна 0,48 мм2, то объем жидкости находится в сосуде с высотой 7,1 мм и площадью сечения 0,48 мм2. Объем жидкости можно рассчитать, умножив площадь сечения на высоту:
\[V = S \cdot h\]
где:
\(V\) - объем жидкости,
\(S\) - площадь сечения горлышка,
\(h\) - высота жидкости над горлышком.
Теперь мы можем рассчитать объем жидкости, который необходимо перенести из сосуда при заливе. Разница объемов до и после залива будет равна изменению объема жидкости:
\[\Delta V = V - V_0\]
Таким образом, мы можем объединить все полученные уравнения и решить систему уравнений с двумя неизвестными (\(\Delta V\) и \(\Delta T\)):
\[\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\]
\[\Delta V = S \cdot h\]
Подставляя значения переменных, получаем:
\(V - V_0 = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\)
\(S \cdot h = V - V_0\)
Подставляя значения \(V_0 = 300\) мм3, \(\beta = 0,00016\), \(S = 0,48\) мм2, \(h = 7,1\) мм, получаем:
\(S \cdot h = V - 300\)
\(0,48 \cdot 7,1 = V - 300\)
Вычисляем:
\(3,408 = V - 300\)
\(V = 3,408 + 300\)
\(V = 3,708\) мм3
Таким образом, для того чтобы жидкость заливалась из сосуда, необходимо, чтобы объем жидкости увеличился на 3,708 мм3.
Теперь мы можем рассчитать изменение температуры, используя первое уравнение:
\(\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T\)
Подставляя значения переменных:
\(3,708 = 300 \cdot 0,00016 \cdot \Delta T\)
Решаем уравнение:
\(\Delta T = \frac{3,708}{300 \cdot 0,00016}\)
Вычисляем:
\(\Delta T = 7706,25\)
Таким образом, для того чтобы жидкость заливалась из сосуда, необходимо, чтобы температура увеличилась на 7706,25 градусов.
Знаешь ответ?