Каков будет изменение внутренней энергии свинцового шара массой 2 кг, упавшего с высоты 13 м, при отсутствии потери

Тема вопроса: Изменение внутренней энергии и прирост температуры

Описание:
Для решения данной задачи вам понадобится знание о работе и законах сохранения энергии. Когда свинцовый шар падает с высоты, он приобретает кинетическую энергию, которая ранее была потенциальной. По закону сохранения энергии, изменение потенциальной энергии будет равно изменению кинетической энергии.

Изменение потенциальной энергии можно выразить следующим образом:
ΔPЭ = m * g * h,

где ΔPЭ - изменение потенциальной энергии, m - масса шара, g - ускорение свободного падения, h - высота падения.

Для свинцового шара g примерно равно 9,8 м/с².

Таким образом, ΔPЭ = 2 кг * 9,8 м/с² * 13 м = 254,8 Дж.

Поскольку задача предполагает отсутствие потери энергии в окружающую среду, весь рабочий вес перемещается во внутренней энергии объекта. Значит, изменение внутренней энергии будет равно 254,8 Дж.

Чтобы определить прирост температуры, нужно использовать уравнение:
ΔQ = m * c * ΔT,

где ΔQ - изменение внутренней энергии, m - масса шара, c - удельная теплоемкость материала, ΔT - изменение температуры.

Для свинца, удельная теплоемкость c примерно равна 0,13 Дж/град.

Таким образом, 254,8 Дж = 2 кг * 0,13 Дж/град * ΔT.

Отсюда получаем: ΔT ≈ 980 градусов.

Пример:
У свинцового шара массой 2 кг, упавшего с высоты 13 м, изменится внутренняя энергия на 254,8 Дж. Кроме того, шар нагреется на примерно 980 градусов.

Совет:
Для лучшего понимания задачи рекомендуется повторить понятия потенциальной и кинетической энергии, а также законы сохранения энергии. Удельная теплоемкость материала также является важным понятием, которое можно изучить более подробно.

Задача для проверки:
1. Свинцовый шар массой 1 кг падает с высоты 10 м. Каково изменение внутренней энергии? Каков будет прирост температуры шара в градусах?
2. Найдите изменение внутренней энергии свинцового шара массой 3 кг, упавшего с высоты 8 м, если удельная теплоемкость свинца составляет 0,15 Дж/град.
3. Рассчитайте прирост температуры свинцового шара массой 4 кг, который упал с высоты 15 м. Известно, что изменение внутренней энергии составляет 1000 Дж. Какова удельная теплоемкость свинца?