Расчет конечной температуры тормозов
Какая будет конечная температура тормозов t2, если автомобиль массой 1.5 т останавливается под действием тормозов
Какая будет конечная температура тормозов t2, если автомобиль массой 1.5 т останавливается под действием тормозов при скорости 40км/ч, масса тормозов равна 15к, начальная температура 10°С, а теплоемкость стали, из которой изготовлены тормозные части, равна 0,46 кДж? Потери тепла в окружающую среду не учитывать. Ответ: t2=23.4°C
28.11.2023 11:59
Написать свой ответ:
Описание: Для решения данной задачи воспользуемся формулой для расчета изменения теплоэнергии:
Q = mcΔT,
где Q - теплоэнергия, m - масса тела, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
Мы можем использовать эту формулу, чтобы вычислить, сколько тепла будет поглощено или отдано тормозу.
В данном случае тормоза отдают тепло, поэтому теплоэнергия будет отрицательной, так как энергия переходит из тормозов в окружающую среду.
Используем формулу для теплоэнергии:
Q = mcΔT.
Начальная температура тормозов t1 = 10°C.
Конечная температура тормозов t2 - искомая.
Масса автомобиля m = 1.5 т.
Масса тормозов m_тормозов = 15 кг.
Удельная теплоемкость стали c = 0.46 кДж/кг°C.
Изначальная скорость автомобиля v_нач = 40 км/ч.
Изначальная кинетическая энергия автомобиля K_нач = (1/2)mv_нач^2.
Для того, чтобы остановить автомобиль, тормозу должно быть передано энергии K_нач.
Теплоэнергия, которую отдают тормоза: Q = -K_нач.
Подставим все значения в формулу:
-Q = mc(t2-t1).
Решим уравнение относительно t2:
(t2-t1) = -Q / (mc).
t2 = t1 - Q / (mc).
Подставим значения и вычислим конечную температуру тормозов:
t2 = 10°C - (-K_нач) / (15кг * 0.46кДж/кг°C).
Доп. материал: Если начальная температура тормозов равна 10°C, масса автомобиля равна 1.5 тоннам, масса тормозов равна 15 кг, удельная теплоемкость стали равна 0.46 кДж/кг°C, и начальная скорость автомобиля равна 40 км/ч, то конечная температура тормозов будет равна t2 = 10°C - ((1/2)(1500кг)(11.11м/с)^2) / (15кг * 0.46кДж/кг°C).
Совет: Для лучшего понимания этой темы рекомендуется осознать, что изменение тепловой энергии связано с изменением температуры и массы тела. Используйте формулу для расчета изменения теплоэнергии, чтобы решать подобные задачи.
Практика: Какова будет конечная температура тормозов, если автомобиль массой 1 тонна движется со скоростью 30 км/ч, масса тормозов составляет 20 кг, начальная температура 15°C, а удельная теплоемкость стали равна 0,5 кДж/кг°C? (Потери тепла в окружающую среду не учитывать.)