Какую высоту должна иметь падающая капля воды, чтобы при ударе о землю она прогрелась на 0,44°С, не учитывая сопротивление воздуха и с учетом удельной теплоемкости воды, равной 4200 Дж/(кг·°С)? При расчете используйте значение гравитационной постоянной 9,8 Н/кг.
Станислав_5486
Для решения этой задачи мы можем использовать принцип сохранения энергии. Энергия, затраченная на нагревание капли воды, должна быть равна потерям потенциальной энергии при падении с определенной высоты.
Давайте обозначим высоту падения как \(h\). Тогда потеря потенциальной энергии капли воды будет равна массе капли \(m\) умноженной на гравитационную постоянную \(g\) умноженную на высоту падения \(h\):
\[E_1 = m \cdot g \cdot h\]
Дано, что эта потеря энергии должна равняться энергии, необходимой для прогревания капли воды. Для расчета необходимой энергии нам нужно учитывать массу капли воды и ее удельную теплоемкость. Исходя из формулы:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]
где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса капли, \(c\) - удельная теплоемкость воды, а \(\Delta T\) - изменение температуры, мы можем определить необходимую энергию для прогревания капли до требуемой температуры.
Подставляя известные значения, получим:
\[E_2 = m \cdot 4200 \cdot 0.44\]
Так как энергия, затраченная на нагревание, должна быть равна потере потенциальной энергии, мы можем записать следующее равенство:
\[E_1 = E_2\]
\[m \cdot g \cdot h = m \cdot 4200 \cdot 0.44\]
Здесь масса капли \(m\) сократится на обеих сторонах, и мы можем выразить высоту падения:
\[h = \frac{4200 \cdot 0.44}{g}\]
Подставляя значение \(g = 9.8\), получим:
\[h = \frac{4200 \cdot 0.44}{9.8} \approx 188.16\]
Таким образом, чтобы капля воды прогрелась на 0.44°С при ударе о землю, ее необходимо уронить с высоты около 188.16 метров.
Давайте обозначим высоту падения как \(h\). Тогда потеря потенциальной энергии капли воды будет равна массе капли \(m\) умноженной на гравитационную постоянную \(g\) умноженную на высоту падения \(h\):
\[E_1 = m \cdot g \cdot h\]
Дано, что эта потеря энергии должна равняться энергии, необходимой для прогревания капли воды. Для расчета необходимой энергии нам нужно учитывать массу капли воды и ее удельную теплоемкость. Исходя из формулы:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]
где \(Q\) - количество теплоты, \(m\) - масса капли, \(c\) - удельная теплоемкость воды, а \(\Delta T\) - изменение температуры, мы можем определить необходимую энергию для прогревания капли до требуемой температуры.
Подставляя известные значения, получим:
\[E_2 = m \cdot 4200 \cdot 0.44\]
Так как энергия, затраченная на нагревание, должна быть равна потере потенциальной энергии, мы можем записать следующее равенство:
\[E_1 = E_2\]
\[m \cdot g \cdot h = m \cdot 4200 \cdot 0.44\]
Здесь масса капли \(m\) сократится на обеих сторонах, и мы можем выразить высоту падения:
\[h = \frac{4200 \cdot 0.44}{g}\]
Подставляя значение \(g = 9.8\), получим:
\[h = \frac{4200 \cdot 0.44}{9.8} \approx 188.16\]
Таким образом, чтобы капля воды прогрелась на 0.44°С при ударе о землю, ее необходимо уронить с высоты около 188.16 метров.
Знаешь ответ?