Рассмотрим процессы, которые будут происходить в сосуде: 1) Имевшаяся вода нагреется с 0 до 20 градусов 2) Имевшийся лёд сначала расплавится, а потом получившаяся вода нагреется с 0 до 20 градусов 3) Запущенный пар сначала сконденсируется, а потом получившаяся вода остынет со 100 до 20 градусов. Процессы 1 и 2 требуют сообщения энергии, процесс 3 энергию выделяет. Значит, по закону сохранения энергии: Q1 + Q2 = Q3 Распишем энергию каждого процесса. Общее выражение для энергии, требуемой для нагревания массы m вещества теплоёмкостью с на t градусов: Q=cmt. Теплоёмкость воды - значение справочное, равна 4200 Дж/(кг*градус) - то есть такая энергия требуется, чтобы нагреть килограмм воды на 1 градус Цельсия/Кельвина. Здесь и далее советую уточнить, какие справочные значения указаны в вашем учебнике. Так что для исходной воды: Q1=4200*0,6*20=50400 Дж Энергия плавления массы m вещества с удельной теплотой плавления La (обычно обозначают греческой буквой лямбда) имеет вид: Q=mLa. Удельная теплота плавления льда равна 335 кДж/кг. Так что для второго процесса, с учётом последующего нагрева: Q2=335000*0,04+4200*0,04*20=13400+3360 = 16760 Дж Q1+Q2=50400+16760=67160 Дж - всего столько энергии поглощается первыми двумя процессами, и значит столько же длжно быть выделено третьим процессом. Энергия парообразования/конденсации массы m вещества с удельной теплотой парообразования L имеет вид: Q=mL. Для водяного пара L=2256 кДж/кг. Так что для третьего процесса, с учётом остывания получившейся воды, обозначая искомую массу как m: Q3=2256000*m + 4200*80*m=(2256000+336000)*m=2592000*m Вспоминая, что Q3=Q1+Q2=67160 Дж, выражаем массу: m=67160/2592000=0,0259 кг = 26 г. В целом решение такое.
Пока оно висит, на него действует сила тяжести: Fт=m*g. Зная объём тела (переводим в кубометры - 2,5*10^(-3)) и плотность (для меди - 8,92*10^3 кг/м^3), найдём массу: m=V*p=2,5*10^(-3)*8,92*10^3 = 22,3 кг И отсюда сила тяжести: Fт=22,3*10 = 223 Н Именно столько будет показывать динамометр в воздухе. Но при погружении в жидкость на погруженную часть начнёт действовать сила Архимеда, равная Fа=p*g*V (тут надо не путать, плотность не тела, а жидкости, а объём только погружённой части!) Погружённый объём, по условию, равен половине общего: V=1/2*2,5*10^(-3)=1,25*10^(-3) м^3 Плотность воды p=1000 кг/м^3 Отсюда: Fa=1000*10*1,25*10^(-3)=12,5 Н В итоге на динамометре отразится равнодействующая сила. Так как исходные силы противонаправлены (тяжести - вниз, Архимеда - вверх), то она будет равна их разности: R=Fт-Fа=223-12,5=210,5 Н
1) Имевшаяся вода нагреется с 0 до 20 градусов
2) Имевшийся лёд сначала расплавится, а потом получившаяся вода нагреется с 0 до 20 градусов
3) Запущенный пар сначала сконденсируется, а потом получившаяся вода остынет со 100 до 20 градусов.
Процессы 1 и 2 требуют сообщения энергии, процесс 3 энергию выделяет. Значит, по закону сохранения энергии: Q1 + Q2 = Q3
Распишем энергию каждого процесса. Общее выражение для энергии, требуемой для нагревания массы m вещества теплоёмкостью с на t градусов: Q=cmt. Теплоёмкость воды - значение справочное, равна 4200 Дж/(кг*градус) - то есть такая энергия требуется, чтобы нагреть килограмм воды на 1 градус Цельсия/Кельвина. Здесь и далее советую уточнить, какие справочные значения указаны в вашем учебнике.
Так что для исходной воды:
Q1=4200*0,6*20=50400 Дж
Энергия плавления массы m вещества с удельной теплотой плавления La (обычно обозначают греческой буквой лямбда) имеет вид: Q=mLa. Удельная теплота плавления льда равна 335 кДж/кг.
Так что для второго процесса, с учётом последующего нагрева:
Q2=335000*0,04+4200*0,04*20=13400+3360 = 16760 Дж
Q1+Q2=50400+16760=67160 Дж - всего столько энергии поглощается первыми двумя процессами, и значит столько же длжно быть выделено третьим процессом.
Энергия парообразования/конденсации массы m вещества с удельной теплотой парообразования L имеет вид: Q=mL. Для водяного пара L=2256 кДж/кг. Так что для третьего процесса, с учётом остывания получившейся воды, обозначая искомую массу как m:
Q3=2256000*m + 4200*80*m=(2256000+336000)*m=2592000*m
Вспоминая, что Q3=Q1+Q2=67160 Дж, выражаем массу:
m=67160/2592000=0,0259 кг = 26 г.
В целом решение такое.
m=V*p=2,5*10^(-3)*8,92*10^3 = 22,3 кг
И отсюда сила тяжести:
Fт=22,3*10 = 223 Н
Именно столько будет показывать динамометр в воздухе. Но при погружении в жидкость на погруженную часть начнёт действовать сила Архимеда, равная Fа=p*g*V (тут надо не путать, плотность не тела, а жидкости, а объём только погружённой части!)
Погружённый объём, по условию, равен половине общего: V=1/2*2,5*10^(-3)=1,25*10^(-3) м^3
Плотность воды p=1000 кг/м^3
Отсюда: Fa=1000*10*1,25*10^(-3)=12,5 Н
В итоге на динамометре отразится равнодействующая сила. Так как исходные силы противонаправлены (тяжести - вниз, Архимеда - вверх), то она будет равна их разности: R=Fт-Fа=223-12,5=210,5 Н