Люди!!! Помогите, пожалуйста, решить задачу!!!! Срочно!!!! Установка, выделяющая тепловую мощность N=50 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке диаметром d=15 мм. При установившемся режиме проточная вода нагревается на t=25°С. Какова скорость v течения воды?

Физика 11 класс Теплопередача и тепловые процессы физика 11 класс задача по физике тепловая мощность скорость течения воды охлаждение водой спиральная трубка нагрев воды диаметр трубки Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулу, связывающую тепловую мощность, скорость потока и изменение температуры воды. Давайте разберем шаги решения подробно.

Шаг 1: Понимание данных задачи

• Тепловая мощность установки (N) = 50 кВт = 50,000 Вт
• Изменение температуры воды (t) = 25°С
• Диаметр трубки (d) = 15 мм = 0.015 м

Шаг 2: Формула для расчета тепловой мощности

Тепловая мощность, передаваемая воде, может быть рассчитана по формуле:

N = Q / t

где Q — количество теплоты, переданное воде, а t — время. Также мы можем выразить Q с помощью массы воды и ее удельной теплоемкости:

Q = mcΔT

где:

• m — масса воды,
• c — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°С) = 4180 Дж/(кг·°С)),
• ΔT — изменение температуры (в нашем случае 25°С).

Шаг 3: Соединение формул

Теперь мы можем выразить массу воды через объемный расход и плотность:

m = ρV

где ρ — плотность воды (приблизительно 1000 кг/м³), а V — объем воды, проходящий через трубку за время t.

Объем V можно выразить через скорость v:

V = Avt

где A — площадь поперечного сечения трубки.

Шаг 4: Площадь поперечного сечения трубки

Площадь A вычисляется по формуле:

A = π(d/2)²

Подставим значение диаметра:

A = π(0.015/2)² ≈ 1.767 × 10^-4 м².

Шаг 5: Подставим все в формулу

Теперь мы можем подставить все в формулу мощности:

N = ρAvcΔT

Перепишем это уравнение для скорости v:

v = N / (ρAcΔT)

Шаг 6: Подставляем известные значения

• N = 50,000 Вт,
• ρ = 1000 кг/м³,
• A ≈ 1.767 × 10^-4 м²,
• c = 4180 Дж/(кг·°С),
• ΔT = 25°С.

Теперь подставим все значения в формулу для скорости:

v = 50000 / (1000 * 1.767 × 10^-4 * 4180 * 25)

Шаг 7: Вычисляем скорость

Теперь вычислим числитель и знаменатель:

• Числитель: 50000.
• Знаменатель: 1000 * 1.767 × 10^-4 * 4180 * 25 ≈ 184.55.

Теперь делим:

v ≈ 50000 / 184.55 ≈ 271.4 м/с.

Ответ: Скорость течения воды составляет примерно 271.4 м/с.