До якої висоти можна підняти слоненя масою 1 тонна за допомогою енергії, що звільняється при охолодженні 200 кубічних
До якої висоти можна підняти слоненя масою 1 тонна за допомогою енергії, що звільняється при охолодженні 200 кубічних сантиметрів чаю в склянці до певної температури?
18.12.2023 13:13
Инструкция:
Для решения этой задачи нам необходимо использовать закон сохранения энергии. Представим, что сначала мы охладили чай на ΔT градусов. Затем, пользуясь уравнением изменения энергии Q = mcΔT, где Q - количество энергии, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, найдем количество энергии, которое было выделено при охлаждении 200 кубических сантиметров чая.
После этого мы должны привязать выделенную энергию к возможной работе - подъему слона. Для этого воспользуемся формулой работы W = mgh, где W - работа, m - масса тела, g - ускорение свободного падения, h - высота подъема тела.
Соответственно, получив значение работы, мы можем найти высоту подъема слоненка, разделив значение работы на произведение массы на ускорение свободного падения.
Демонстрация:
Масса слоненка = 1 тонна = 1000 кг.
Удельная теплоемкость воды (предположим, что чай - это вода) примерно равна 4,186 Дж/град.
Изменение температуры можно предположить, например, ΔT = 20 градусов.
Тогда:
Q = mcΔT = 200 см³ * 1 г/см³ * 4,186 Дж/град * 20 град = 1674,4 Дж.
Подставляем значения в формулу работы:
W = mgh = 1000 кг * 9,8 м/с² * h.
Согласно задаче, работа, которую мы можем произвести, равна 1674,4 Дж. Решим уравнение для нахождения высоты (h):
1674,4 Дж = 1000 кг * 9,8 м/с² * h.
И, округляя результат, получим, что слоненок массой 1 тонна может быть поднят на высоту примерно 0,171 м или 17,1 см.
Совет:
Чтобы лучше понять концепцию работы, мощности и закона сохранения энергии, можно прочитать дополнительные материалы, посмотреть видео или обратиться за дополнительной помощью у учителя или родителей.
Задание:
Если слоненку потребовалась работа в 5000 Дж для подъема на высоту 0,4 метра, какова масса слоненка? (Ускорение свободного падения примем равным 9,8 м/с²)