С какой скоростью должен двигаться кусок льда массой 1 кг, чтобы при столкновении с каменной стеной он полностью расплавился, если температура льда равна 0°C?

Физика 9 класс Ударная волна и теплота скорость льда масса льда 1 кг столкновение со стеной плавление льда температура льда 0°C Новый

Чтобы определить, с какой скоростью должен двигаться кусок льда массой 1 кг, чтобы полностью расплавиться при столкновении со стеной, нам нужно рассмотреть несколько физических понятий, связанных с энергией.

Во-первых, нам необходимо знать, сколько энергии требуется для плавления льда. Энергия, необходимая для плавления вещества, называется теплота плавления. Для льда она составляет примерно 334 кДж/кг.

Таким образом, для 1 кг льда нам потребуется:

• Q = m * L, где:
• Q - теплота, необходимая для плавления (в Джоулях),
• m - масса льда (1 кг),
• L - теплота плавления льда (334000 Дж/кг).

Подставим значения:

Q = 1 кг * 334000 Дж/кг = 334000 Дж.

Теперь, чтобы кусок льда расплавился, вся кинетическая энергия, которую он имеет перед столкновением, должна быть равна этой теплоте. Кинетическая энергия (K) тела определяется формулой:

• K = (1/2) * m * v², где:
• m - масса тела (1 кг),
• v - скорость тела (которую мы ищем).

Приравняем кинетическую энергию к теплоте плавления:

(1/2) * 1 кг * v² = 334000 Дж.

Упростим уравнение:

(1/2) * v² = 334000 Дж.

Умножим обе стороны на 2:

v² = 668000 Дж.

Теперь найдём скорость, взяв квадратный корень из обеих сторон:

v = √668000.

Подсчитаем:

v ≈ 817.5 м/с.

Ответ: Кусок льда массой 1 кг должен двигаться со скоростью примерно 817.5 м/с, чтобы полностью расплавиться при столкновении с каменной стеной.