В случае плотного прилегания куба ко дну аквариума слой воды между кубом и дном аквариума отсутствует. Следовательно, выталкивающая сила на куб не действует.
Давление куба на дно складывается из давления самого куба плюс давление воды над кубом:
p = p₁ + p₂ = ρ₁gV/S + ρ₂gh = ρ₁ga + ρ₂gh ,
где: ρ₁ = 2500 кг/м³ - плотность стекла
g = 10 H/кг - ускорение своб. падения
a = 0,12 м - ребро куба
ρ₂ = 1000 кг/м³ - плотность воды
h = 0,3 м - высота жидкости над кубом
Тогда:
p = 2500·10·0,12 + 1000·10·0,3 =
= 3000 + 3000 = 6000 (Па)
Сила, с которой куб давит на дно аквариума:
F = pS = 6000 · 0,0144 = 86,4 (H)
Нам понадобятся 3 формулы:
Q=cm(t2-t1) - основная, кол-во теплоты при нагреве
Q=λm - кол-во теплоты при плавлении
Q=rm - кол-во теплоты при парообразовании
Найдем кол-во теплоты, потраченное на нагрев льда от -20°C до 0°C:
Q1=2100x5x(0-(-20))=2100x5x20=210000 Дж
Найдем кол-во теплоты, потраченное на плавление льда:
Q2=3,4x10^5x5=17x10^5=1700000 Дж
Найдем кол-во теплоты, потраченное на нагрев воды от 0°C до 100°C:
Q3=4200x5x(100-0)=4200x5x100=2100000 Дж
Найдем кол-во теплоты, потраченное на образование пара:
Q4=2,3x10^6x5=11,5x10^6=11500000 Дж
Найдем все кол-во теплоты:
Q=210000+1700000+2100000+11500000=15510000 Дж
Переведем в кДж:
15510000/1000=15510 кДж
ответ: 15510 кДж
