Дано:
m = 300 г = 0,3 кг
t = -10 °С
c = 2100 Дж/(кг·°C)
L = 330 кДж/кг = 330 000 Дж/кг
Найти:
Q - ?
Чтобы растопить 300 г льда, взятого при температуре -10 °С, нужно, чтобы лед сначала нагрелся до температуры плавления ( 0°С ), а затем полностью растаял. Эти процессы можно записать с уравнений теплового баланса.
1) Нагрев от -10 °C до 0 °C
Q₁ = c·m·Δt = 2100·0,3·10 = 6 300 Дж
2) Плавление при температуре 0 °C
Q₂ = L·m = 330 000·0,3 = 99 000 Дж
Тогда, суммарное кол-во теплоты равно:
Q = Q₁ +Q₂ = 6 300 + 99 000 = 105 300 Дж = 105,3 кДж
Q = 105,3 кДж
2) Импульс тела определяется как: p=mv, m-масса тела, v-его скорость.
Посчитаем массу автомобиля, когда бак полностью заполнен водой:
m=M+ρV, ρ-плотность воды (1000 кг/м³), V- объем бака.
m=4000 кг + 1000 кг/м³*4 м³ = 8000 кг = 8 т.
а) Переведем скорость в СИ: 18 км/ч = 18*1000/3600 = 5 м/с.
p=mv = 8000 кг * 5 м/с = 40 000 кг*м/с.
б) Переведем скорость в СИ: 54 км/ч = 54*1000/3600 = 15 м/с.
p=mv = 4000 кг * 15 м/с = 60 000 кг*м/с.
3) Запишем изменение импульса для шарика:
Δp=p₁-p₀ - здесь Δp, p₀, p₁ - вектора.
Где начальный импульс p₀=+mv₀, p₁=-mv₀.
|Δp| = mv₀-(-mv₀)=2mv₀=2*0.02 кг*5 м/с = 0,2 кг*м/с.
Сила через изменение импульса за время Δt:
F = |Δp|/Δt = 0,2 кг*м/с/0.1 c = 2 Н.
