Мяч брошен с поверхности земли по углом 60° к горизонту. В наивысшей точке полета потенциальная энергия мяча равна 450 Дж. Определите кинетическую энергию мяча( в Дж) в наивысшей точке полета.
Дано: tводы=50 mльда=100г=0.1кг tльда=0 tр=10 Своды=4190Дж/кг С K=335200Дж/кг m2льда=0.1кг t2льда=0 Найти: tк Решение: Находим массу воды Qплавления льда+Qнагревания воды=Qохлаждения воды K*mльда+cводы*mльда(tк-tн)=cводы*mводы*(tн-tк) 335200*0.1+4200*0.1*10=4200*mводы*(50-10) 33520+4200=168000mводы 37720=168000mводы mводы=0.23 mобщее=0.23+0.1=0.33кг Kльда*mльда+своды*mльда*tк=cводы*mобщее*(tн-tк) 335200*0.1+4200*0.1*tк=4200*0.33(10-tк) 33520+420tк=13860-1386tк -1806tк=19660 tк=-10 Если вышел минус - по идее это означает, что общая температура = 0
Теперь уже можно кое-что рассказать и о явлении сверхпроводимости. Прежде всего здесь отсутствует электрическое сопротивление. А нет сопротивления оттого, что все электроны коллективно пребывают в одинаковом состоянии. При обычном течении тока то один электрон, то другой выбивается из равномерного потока, постепенно разрушая полный импульс. Здесь же не так-то просто помешать одному электрону делать то , что делают другие, ибо все бозе-частицы стремятся попасть в одинаковое состояние. Ток , если уж он пошел, то это навеки.
Легко также понять, что если имеется кусок металла в сверхпроводящем состоянии и вы включите не очень сильное магнитное поле ( что будет, когда оно сильное, мы обойдем молчанием), то оно не сможет проникнуть в металл. Если бы в момент создания магнитного поля хоть какая-то его часть возросла внутри металла, то в нем появилась бы скорость изменения потока, а в результате и электрическое поле, которое в свою очередь немедленно вызвало бы электрический ток , который, по закону Ленца, был бы направлен на уменьшение потока. А раз все электроны будут двигаться совместно, то бесконечно малое электрическое поле уже вызовет достаточный ток , чтобы полностью воспротивиться наложению любого магнитного поля. Значит, если вы включите поле после того как охладили металл до сверхпроводящего состояния, внутрь оно допущено ни за что не будет.
Еще интереснее другое связанное с этим явление, экспериментально обнаруженное Мейсснером. Если имеется кусок металла при высокой температуре (т. е. обычный проводник) и в нем вы создали магнитное поле, а затем снизили температуру ниже критического уровня (когда металл становится сверхпроводником ), то поле будет вытолкнуто. Иными словами, в сверхпроводнике возникает свой собственный ток , и как раз в таком количестве, чтобы вытолкнуть поле наружу.
Причину этого можно понять из уравнений, и сейчас я объясню как. Пусть у нас имеется сплошной кусок сверхпроводящего материала (без отверстий). Тогда в любом установившемся положении дивергенция тока должна быть равна нулю, потому что ему некуда течь. Удобно будет выбрать дивергенцию А равной нулю. (Конечно, полагалось бы объяснить, отчего принятие этого соглашения не означает потери общности, но я не хочу тратить на это время.) Если взять дивергенцию от уравнения (19.18), то в итоге окажется, что лапласиан от q должен быть равен нулю. Но погодите, а как же с вариацией r? Я забыл упомянуть об одном важном пункте. В металле существует фон положительных зарядов (из-за наличия атомных ионов решетки). Если плотность заряда r однородна, то не будет ни остаточного заряда, ни электрического поля. Если бы в каком-то месте электроны и скопились, то их заряд не был бы нейтрализован и возникло бы сильнейшее отталкивание, которое растолкало бы электроны по всему металлу. Значит, в обычных обстоятельствах плотность электронного заряда в сверхпроводниках почти идеально однородна, и я вправе считать r постоянным. Далее, единственная возможность, чтобы Ñ2q было равно нулю всюду внутри сплошного куска металла,— это постоянство q. А это означает, что в J не входит член с р-импульсом.
tводы=50
mльда=100г=0.1кг
tльда=0
tр=10
Своды=4190Дж/кг С
K=335200Дж/кг
m2льда=0.1кг
t2льда=0
Найти:
tк
Решение:
Находим массу воды
Qплавления льда+Qнагревания воды=Qохлаждения воды
K*mльда+cводы*mльда(tк-tн)=cводы*mводы*(tн-tк)
335200*0.1+4200*0.1*10=4200*mводы*(50-10)
33520+4200=168000mводы
37720=168000mводы
mводы=0.23
mобщее=0.23+0.1=0.33кг
Kльда*mльда+своды*mльда*tк=cводы*mобщее*(tн-tк)
335200*0.1+4200*0.1*tк=4200*0.33(10-tк)
33520+420tк=13860-1386tк
-1806tк=19660
tк=-10
Если вышел минус - по идее это означает, что общая температура = 0
Легко также понять, что если имеется кусок металла в сверхпроводящем состоянии и вы включите не очень сильное магнитное поле ( что будет, когда оно сильное, мы обойдем молчанием), то оно не сможет проникнуть в металл. Если бы в момент создания магнитного поля хоть какая-то его часть возросла внутри металла, то в нем появилась бы скорость изменения потока, а в результате и электрическое поле, которое в свою очередь немедленно вызвало бы электрический ток , который, по закону Ленца, был бы направлен на уменьшение потока. А раз все электроны будут двигаться совместно, то бесконечно малое электрическое поле уже вызовет достаточный ток , чтобы полностью воспротивиться наложению любого магнитного поля. Значит, если вы включите поле после того как охладили металл до сверхпроводящего состояния, внутрь оно допущено ни за что не будет.
Еще интереснее другое связанное с этим явление, экспериментально обнаруженное Мейсснером. Если имеется кусок металла при высокой температуре (т. е. обычный проводник) и в нем вы создали магнитное поле, а затем снизили температуру ниже критического уровня (когда металл становится сверхпроводником ), то поле будет вытолкнуто. Иными словами, в сверхпроводнике возникает свой собственный ток , и как раз в таком количестве, чтобы вытолкнуть поле наружу.
Причину этого можно понять из уравнений, и сейчас я объясню как. Пусть у нас имеется сплошной кусок сверхпроводящего материала (без отверстий). Тогда в любом установившемся положении дивергенция тока должна быть равна нулю, потому что ему некуда течь. Удобно будет выбрать дивергенцию А равной нулю. (Конечно, полагалось бы объяснить, отчего принятие этого соглашения не означает потери общности, но я не хочу тратить на это время.) Если взять дивергенцию от уравнения (19.18), то в итоге окажется, что лапласиан от q должен быть равен нулю. Но погодите, а как же с вариацией r? Я забыл упомянуть об одном важном пункте. В металле существует фон положительных зарядов (из-за наличия атомных ионов решетки). Если плотность заряда r однородна, то не будет ни остаточного заряда, ни электрического поля. Если бы в каком-то месте электроны и скопились, то их заряд не был бы нейтрализован и возникло бы сильнейшее отталкивание, которое растолкало бы электроны по всему металлу. Значит, в обычных обстоятельствах плотность электронного заряда в сверхпроводниках почти идеально однородна, и я вправе считать r постоянным. Далее, единственная возможность, чтобы Ñ2q было равно нулю всюду внутри сплошного куска металла,— это постоянство q. А это означает, что в J не входит член с р-импульсом.