Задача 3. «Тепловое равновесине». В воду при to 90°С, бросают раскаленные платиновые опилки. Найти начальную температуру опилок 2 если известно, что после прекращения кипения…
Задача 3. «Тепловое равновесине». В воду при to 90°С, бросают раскаленные платиновые опилки. Найти начальную температуру опилок 2 если известно, что после прекращения кипения уровень воды остался первоначальным. Удельная теплоемкость воды с 4,1910 Дж/(моль К), Удельная теплота парообразования воды L₁=2,26-10° Дж/кг при температуре кипения -100°С, плотность платины р₂-21,410 кг/м³, удельная нагреве пренебречь. теплоемкость платины с₂-128 Дж/(кг·К). Изменением плотности воды при Задача 4. «Потери энергии». Каучуковый мяч (масса мяча 100 г) падает с высоты Н и после удара о бетонную поверхность отскакивает на высоту һ. После проведения серии экспериментов была составлена таблица зависимости высоты отскока от высоты падения (высоту отскока фиксировать не очень удобно, поэтому эти значения не являются точными). № Н,см. һ, см 1. 20. 13 2. 30. 21 3. 40. 28 4. 50. 37 5. 60. 49 6. 70. 55 7. 80. 63 8. 90. 69 9. 100. 76 10. 110. 85 11. 120. 90 12. 130. 101 13. 140. 107 14. 150. 114 15. 160. 125 16. 170. 131 17. 180. 140 18. 190. 145 19. 200. 152 1. Какие причины влияют на потерю механической энергии мяча? Какая из них наиболее существенная? Превращение какого вида энергии в какой м наблюдаем? мы 2. Постройте график зависимости (Н). 3. Можно ли утверждать, что при ударе о одинаковая часть механической энергии? Оверхнос ость всегда теряется 4. Используя график, найдите коэффициент потерь к. (коэффиц ческой энергии после потерь называется отношение изменения механичес удара к энергии до удара).
Задача 3. "Тепловое равновесие"
Дано:
- Температура воды \(T_1 = 90 \, ^\circ C\)
- Удельная теплоемкость воды \(c_1 = 4.1910 \, \frac{Дж}{моль \cdot K}\)
- Удельная теплота парообразования воды \(L_1 = 2.26 \cdot 10^6 \, \frac{Дж}{кг}\) при температуре кипения \(-100 \, ^\circ C\)
- Плотность платины \(\rho_2 = 21.410 \, \frac{кг}{м^3}\)
- Удельная теплоемкость платины \(c_2 = 128 \, \frac{Дж}{кг \cdot K}\)
Из условия задачи можно сделать следующие выводы:
- После прекращения кипения уровень воды остался первоначальным, что означает, что тепло от платиновых опилок было перенесено в воду.
- Для достижения теплового равновесия между водой и платиновыми опилками можно использовать закон сохранения энергии.
Для решения задачи нужно использовать уравнение теплового баланса:
\[ m_1 \cdot c_1 \cdot (T_f - T_1) = m_2 \cdot c_2 \cdot (T_f - T_2) + m_2 \cdot L_1 \]
Где:
- \(m_1\) - масса воды
- \(m_2\) - масса платины
- \(T_f\) - искомая начальная температура платины
- \(T_1\) - исходная температура воды
- \(T_2\) - температура платины
Перепишем уравнение, учитывая плотность и объем:
\[ \rho_1 \cdot V_1 \cdot c_1 \cdot (T_f - T_1) = m_2 \cdot c_2 \cdot (T_f - T_2) + m_2 \cdot L_1 \]
Заменим массу воды через плотность и объем:
\[ \rho_1 \cdot V_1 \cdot c_1 \cdot (T_f - T_1) = \rho_2 \cdot V_2 \cdot c_2 \cdot (T_f - T_2) + m_2 \cdot L_1 \]
Поскольку после прекращения кипения уровень воды остался первоначальным
\[ V_1 = V_2 \]
Также учтем, что объем платины равен массе платины поделенной на плотность:
\[ V_2 = \frac{m_2}{\rho_2} \]
Подставив это в уравнение теплового баланса, мы можем решить уравнение относительно \(T_f\) и найти начальную температуру платины.
Задача 4. "Потери энергии"
Процессы, влияющие на потерю механической энергии мяча при ударе о поверхность:
- Деформация мяча при ударе и обратное возвращение к форме.
- Трение между мячом и поверхностью.
- Излучение тепла при столкновении. Наиболее существенной является деформация мяча при ударе, так как она сопровождается потерей энергии на внутренние трения в материале.
Построение графика зависимости высоты отскока от высоты падения мяча поможет наглядно представить изменения энергии мяча в системе. Для этого нанесем высоту падения на ось абсцисс, а высоту отскока на ось ординат.
При ударе о поверхность мяч теряет часть своей механической энергии из-за деформации, трения и других процессов. Ответ на вопрос, можно ли утверждать, что при ударе теряется одинаковая часть механической энергии, зависит от характеристик конкретного мяча, поверхности и других факторов. Обычно при ударе мяч теряет не всю, но существенную часть механической энергии.
Для нахождения коэффициента потерь к можно использовать данные из таблицы, построить график зависимости высоты отскока от высоты падения и определить угловой коэффициент линии тренда. Коэффициент потерь к будет равен отношению изменения энергии после удара к энергии до удара, соответствующему найденному угловому коэффициенту.
Эти шаги помогут более понятно исследовать процессы потери энергии в механической системе мяча.
