Какова глубина погружения стального шарика радиусом 5 см, нагретого до 500 градусов, в лед с температурой 0 градусов?

Физика 8 класс Теплопередача глубина погружения стальной шарик радиус 5 см нагретый до 500 градусов лед 0 градусов Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать принципы теплопередачи и свойства материалов. Начнем с того, что стальной шарик будет отдавать тепло льду, в результате чего лед будет плавиться, а шарик будет остывать. Мы должны определить, сколько льда может расплавиться за счет тепла, отдаваемого шариком.

Для начала, давайте найдем объем шарика и его массу:

1. Объем стального шарика можно найти по формуле: V = (4/3) * π * r³, где r - радиус шарика.
2. Подставим значение радиуса: V = (4/3) * π * (0.05 м)³.
3. Теперь рассчитаем массу шарика: m = V * ρ, где ρ - плотность стали (приблизительно 7850 кг/м³).

После нахождения массы шарика, мы можем рассчитать, сколько тепла он отдаст, остывая от 500 градусов до 0 градусов. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT,

где:

• Q - количество теплоты,
• m - масса шарика,
• c - удельная теплоемкость стали (приблизительно 460 Дж/(кг·К)),
• ΔT - изменение температуры (500 - 0 = 500 градусов).

Теперь, когда мы знаем, сколько тепла отдаст шарик, мы можем определить, сколько льда расплавится. Удельная теплота плавления льда составляет 334000 Дж/кг. Мы можем рассчитать массу льда, которая расплавится, используя формулу:

m_лед = Q / L,

где L - удельная теплота плавления льда.

Теперь мы можем рассчитать объем расплавленного льда и, исходя из этого, определить глубину погружения шарика. Объем льда можно найти по формуле:

V_лед = m_лед / ρ_лед,

где ρ_лед - плотность льда (приблизительно 917 кг/м³).

Теперь, зная объем расплавленного льда, мы можем определить глубину погружения шарика в лед, если предположить, что лед имеет равномерную толщину. Для этого используем:

H = V_лед / A,

где A - площадь основания, которую занимает шарик (A = π * r²).

Теперь, подставив все значения и проведя расчеты, мы сможем получить глубину погружения стального шарика в лед.