В батарею отопления вода поступает по трубе при температуре `t_1=50^@"C"`, а выходит при температуре `t_2=48^@"C"`. Сечение трубы `S=4 "см"^2`, скорость воды `v=0,25` м/с. Какое количество теплоты получит помещение от этой батареи за `tau=1` час? Плотность воды `rho=1 "г"//"см"^3`, удельная теплоёмкость воды `c=4200"Дж"/("кг"*"К")`.
Объяснение:
Дано:
m₁ = 102 г = 0,102 кг
ρ₁ = 240 кг/м³ - плотность пробки
ρ₂ = 2700 кг/м³ - плотность алюминия
ρ₃ = 1000 кг/м³ - плотность воды
m₂ - ?
1)
Находим вес поплавка:
P₁ = m₁·g = 0,102·10 = 1,02 Н
Находим вес груза:
P₂ = m₂·g = 10·m₂ Н
Суммарный вес:
P = P₁ + P₂ = (1,02 + 10·m₂) Н (1)
2)
Объем поплавка:
V₁ = m₁ / ρ₁ = 0,102 / 240 = 425·10⁻⁶ м³
Объем груза:
V₂ = m₂ / ρ₂ = m₂ / 2700 = 370·m₂·10⁻⁶ м³
Суммарный объем:
V = V₁ + V₂ = (425+370·m₂)·10⁻⁶ м³
Сила Архимеда:
Fₐ =ρ₃·g·V = 1000·10·(425+370·m₂)·10⁻⁶ = (425+370·m₂)·10⁻² (2)
3)
Приравняем (2) и (1)
(425+370·m₂)·10⁻² = (1,02 + 10·m₂)
4,25 + 3,70·m₂ = 1,02 + 10·m₂
6,3·m₂ = 3,23
Масса груза:
m₂ = 3,23/6,3 ≈ 0,513 кг или 513 г
При этом у нас по условию: V(левая часть)=2V(правая часть)
Тогда, воспользовавшись законом Бойля-Мариотта, можно записать в виде: PлV=2PпV
По уравнению Менделеева-Клапейрона: PV = m R T / M
Тогда можно переписать в виде: m(левая часть) R T / M = 2m(правая часть) R T / M
Так как T=const, то после сокращений получим ответ на поставленный вопрос задачи: m(левая часть) = 2m(правая часть), то есть, масса газа в правой части цилиндра больше в два раза массы газа в левой части цилиндра.