С какой минимальной высоты должна падать вода, чтобы при ударе о землю она нагрелась на 10 градусов? Почему высота о которой идет речь в данной задаче, является минимальной? Удельная теплоемкость 4200Дж
Для того чтобы нагреть воду на 10 градусов, нужно, чтобы ее кинетическая энергия, приобретенная падением, равнялась количеству теплоты, необходимому для нагрева.
Кинетическая энергия воды при падении вычисляется по формуле:
E = mgh,
где m - масса воды, g - ускорение свободного падения (около 9,8 м/c^2), h - высота падения.
Теплота, необходимая для нагрева воды на 10 градусов, вычисляется по формуле:
Q = mcΔT,
где c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг*град), ΔT - изменение температуры (10 градусов).
Приравниваем две формулы:
mgh = mcΔT,
mgh = mc10,
откуда выражаем высоту h:
h = 10c / g.
Подставляя значения c = 4200 Дж/(кг*град), g = 9,8 м/c^2, получаем:
h = 10 * 4200 / 9,8 = 4285,7 м.
Таким образом, минимальная высота с которой должна падать вода, чтобы нагреться на 10 градусов, равна 4285,7 метрам. Она является минимальной, так как при данной высоте вода успеет нагреться на нужное количество градусов, не перегреваясь.
Для того чтобы нагреть воду на 10 градусов, нужно, чтобы ее кинетическая энергия, приобретенная падением, равнялась количеству теплоты, необходимому для нагрева.
Кинетическая энергия воды при падении вычисляется по формуле:
E = mgh,
где m - масса воды, g - ускорение свободного падения (около 9,8 м/c^2), h - высота падения.
Теплота, необходимая для нагрева воды на 10 градусов, вычисляется по формуле:
Q = mcΔT,
где c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг*град), ΔT - изменение температуры (10 градусов).
Приравниваем две формулы:
mgh = mcΔT,
mgh = mc10,
откуда выражаем высоту h:
h = 10c / g.
Подставляя значения c = 4200 Дж/(кг*град), g = 9,8 м/c^2, получаем:
h = 10 * 4200 / 9,8 = 4285,7 м.
Таким образом, минимальная высота с которой должна падать вода, чтобы нагреться на 10 градусов, равна 4285,7 метрам. Она является минимальной, так как при данной высоте вода успеет нагреться на нужное количество градусов, не перегреваясь.