На яку висоту можна було б підняти слоненя маса якого становить 1т, використовуючи енергію, що виділяється під час охолодження чаю у склянці об’ємом 200см³? Чай заварюється за допомогою випарника, який охолоджується до температури.
Сокол_3826
Для решения этой задачи нам понадобится применить принцип сохранения энергии. Предположим, что энергия, выделяющаяся при охлаждении чая, полностью переходит на подъем слоненя. В таком случае мы можем использовать формулу потенциальной энергии:
\[E_{пот} = mgh\]
где
\(E_{пот}\) - потенциальная энергия,
\(m\) - масса слоненя (1 тонна = 1000 кг),
\(g\) - ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²),
\(h\) - высота подъема.
Нам также понадобится знать формулу для вычисления энергии, выделяющейся при охлаждении чая:
\[E_{ч} = mc\Delta T\]
где
\(E_{ч}\) - энергия чая,
\(m\) - масса чая,
\(c\) - удельная теплоемкость чая,
\(\Delta T\) - изменение температуры чая.
Получается, что энергия, выделяющаяся при охлаждении чая, равна потенциальной энергии поднятия слоненя:
\[E_{ч} = E_{пот}\]
Теперь мы можем решить уравнение относительно высоты подъема \(h\):
\[mc\Delta T = mgh\]
Из этого уравнения мы можем выразить высоту подъема:
\[h = \frac{mc\Delta T}{mg}\]
Подставим значения:
масса чая \(m = V \cdot \rho = 200 \, \text{см}^3 \cdot 1 \, \text{г/см}^3 = 200 \, \text{г}\) (поскольку плотность воды примерно равна 1 г/см³),
удельная теплоемкость чая \(c = 4.18 \, \text{Дж/(г·°C)}\) (примерное значение),
изменение температуры чая \(\Delta T = 100 \, \text{°C}\),
масса слоненя \(m = 1000 \, \text{кг}\),
ускорение свободного падения \(g = 9.8 \, \text{м/с}^2\).
Подставим все значения в формулу:
\[h = \frac{(200 \, \text{г}) \cdot (4.18 \, \text{Дж/(г·°C)}) \cdot (100 \, \text{°C})}{(1000 \, \text{кг}) \cdot (9.8 \, \text{м/с}^2)}\]
Выполним необходимые вычисления:
\[h = \frac{83600 \, \text{Дж}}{9800 \, \text{Дж/кг}} \approx 8.53 \, \text{м}\]
Таким образом, слоненя можно поднять на высоту около 8.53 метров, используя энергию, выделяющуюся при охлаждении чаю в объеме 200 см³.
\[E_{пот} = mgh\]
где
\(E_{пот}\) - потенциальная энергия,
\(m\) - масса слоненя (1 тонна = 1000 кг),
\(g\) - ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²),
\(h\) - высота подъема.
Нам также понадобится знать формулу для вычисления энергии, выделяющейся при охлаждении чая:
\[E_{ч} = mc\Delta T\]
где
\(E_{ч}\) - энергия чая,
\(m\) - масса чая,
\(c\) - удельная теплоемкость чая,
\(\Delta T\) - изменение температуры чая.
Получается, что энергия, выделяющаяся при охлаждении чая, равна потенциальной энергии поднятия слоненя:
\[E_{ч} = E_{пот}\]
Теперь мы можем решить уравнение относительно высоты подъема \(h\):
\[mc\Delta T = mgh\]
Из этого уравнения мы можем выразить высоту подъема:
\[h = \frac{mc\Delta T}{mg}\]
Подставим значения:
масса чая \(m = V \cdot \rho = 200 \, \text{см}^3 \cdot 1 \, \text{г/см}^3 = 200 \, \text{г}\) (поскольку плотность воды примерно равна 1 г/см³),
удельная теплоемкость чая \(c = 4.18 \, \text{Дж/(г·°C)}\) (примерное значение),
изменение температуры чая \(\Delta T = 100 \, \text{°C}\),
масса слоненя \(m = 1000 \, \text{кг}\),
ускорение свободного падения \(g = 9.8 \, \text{м/с}^2\).
Подставим все значения в формулу:
\[h = \frac{(200 \, \text{г}) \cdot (4.18 \, \text{Дж/(г·°C)}) \cdot (100 \, \text{°C})}{(1000 \, \text{кг}) \cdot (9.8 \, \text{м/с}^2)}\]
Выполним необходимые вычисления:
\[h = \frac{83600 \, \text{Дж}}{9800 \, \text{Дж/кг}} \approx 8.53 \, \text{м}\]
Таким образом, слоненя можно поднять на высоту около 8.53 метров, используя энергию, выделяющуюся при охлаждении чаю в объеме 200 см³.
Знаешь ответ?