В сообщающихся сосудах покоящаяся жидкость находится на одном уровне, но в сосудах с жидкостями различной плотности жидкость с меньшей плотностью останется на более высоком уровне, чем жидкость с большей. Так как ртуть тяжелее воды, то вода останется на поверхности узкого сосуда, а в широкомбудет только ртуть. Пусть d - диаметр поперечного сечения узкого сосуда, тогда 4d - широкого. При добавлени воды в узкий сосуд действует сила F=1000*g*pi*d^2/4=250*g*pi*d^2 Н. Под действием этой силы уровень ртути в широком сосуде повышается до тех пор, пока дополнительный объём ртути своей массой не скомпенсирует массу добавленной воды. Пусть ртуть в широком сосуде при этом поднимется на h м, тогда дополнительный объём ртути V=pi*(4d)^2/4*h=4*pi*d^2*h, а масса этого объёма ртути будет равна 13600*4*pi*d^2*h. Приравнивая эту массу к массе добавленной воды, получаем 54400*pi*d^2*h=250*pi*d^2, откуда h=250/54400=0,0046 м=0,46 см
V - объем ( 1 л = 0.001 м^3 ) p - плотность воды ( 1000 кг / м^3 ) delta (T) - изменение температуры ( 100 - 20 = 80 С ) N - мощность ( 500 Вт ) c - удельная теплоемкость воды ( 4200 Дж / кг * С ) КПД - ( 75 % = 0.75 ) t - время ( ? )
КПД = А ( п ) / А ( з ) А ( п ) = Q = c * m * delta (T) А ( з ) = N * t m = p * V КПД = c * ( p * V ) * delta (T) / N * t t = c * ( p * V ) * delta (T) / N * КПД t = 4200 Дж / кг * С * 1000 кг / м^3 * 0.001 м^3 * 80 С / 500 Вт * 0.75 = 896 секунд ( ~15 минут )
p - плотность воды ( 1000 кг / м^3 )
delta (T) - изменение температуры ( 100 - 20 = 80 С )
N - мощность ( 500 Вт )
c - удельная теплоемкость воды ( 4200 Дж / кг * С )
КПД - ( 75 % = 0.75 )
t - время ( ? )
КПД = А ( п ) / А ( з )
А ( п ) = Q = c * m * delta (T)
А ( з ) = N * t
m = p * V
КПД = c * ( p * V ) * delta (T) / N * t
t = c * ( p * V ) * delta (T) / N * КПД
t = 4200 Дж / кг * С * 1000 кг / м^3 * 0.001 м^3 * 80 С / 500 Вт * 0.75 = 896 секунд ( ~15 минут )
ответ : 896 секунд ( ~15 минут )