Как можно определить, на сколько градусов нагрелось сверло дрели из стали массой 10 г и алюминиевая деталь массой 116 г, если известна мощность двигателя электродрели 500 Вт и время работы 1 минута? Какое количество энергии было затрачено на просверливание отверстия, учитывая, что 3 % энергии пошло на нагрев сверла, а 5 % - на нагрев детали? Учитывайте при расчётах удельные теплоёмкости алюминия (920) и стали (500).

Физика Колледж Тепловые явления нагрев сверла нагрев детали Энергия мощность электродрели теплоемкость алюминия теплоемкость стали физика расчет температуры затраты энергии сверление отверстия Новый

Для того чтобы определить, на сколько градусов нагрелись сверло и алюминиевая деталь, нам нужно выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Определение общего количества энергии

Сначала рассчитаем общее количество энергии, затраченной на работу дрели. Мощность двигателя составляет 500 Вт, а время работы - 1 минута (или 60 секунд). Энергия (E) рассчитывается по формуле:

E = P * t

• P - мощность в ваттах (Вт)
• t - время в секундах (с)

Подставим значения:

E = 500 Вт * 60 с = 30000 Дж (джоулей)

Шаг 2: Определение энергии, использованной на нагрев сверла и детали

Теперь найдем, сколько энергии пошло на нагрев сверла и детали. Известно, что 3% энергии пошло на нагрев сверла, а 5% - на нагрев детали.

• Энергия на нагрев сверла: E_сверло = 0.03 * E
• Энергия на нагрев детали: E_деталь = 0.05 * E

Подставим значение общего количества энергии:

• E_сверло = 0.03 * 30000 Дж = 900 Дж
• E_деталь = 0.05 * 30000 Дж = 1500 Дж

Шаг 3: Определение изменения температуры

Теперь можем рассчитать, на сколько градусов нагрелись сверло и деталь. Для этого используем формулу для изменения температуры:

Q = m * c * ΔT

• Q - количество теплоты (энергия, переданная на нагрев)
• m - масса тела (в кг)
• c - удельная теплоёмкость (в Дж/(кг·°C))
• ΔT - изменение температуры (в °C)

Нагрев сверла:

• Масса сверла: 10 г = 0.01 кг
• Удельная теплоёмкость стали: 500 Дж/(кг·°C)
• 900 Дж = 0.01 кг * 500 Дж/(кг·°C) * ΔT

Решим уравнение для ΔT:

ΔT = 900 Дж / (0.01 кг * 500 Дж/(кг·°C)) = 900 / 5 = 180 °C

Нагрев детали:

• Масса детали: 116 г = 0.116 кг
• Удельная теплоёмкость алюминия: 920 Дж/(кг·°C)
• 1500 Дж = 0.116 кг * 920 Дж/(кг·°C) * ΔT

Решим уравнение для ΔT:

ΔT = 1500 Дж / (0.116 кг * 920 Дж/(кг·°C)) = 1500 / 106.72 ≈ 14.06 °C

Итог:

Таким образом, сверло нагрелось на 180 °C, а алюминиевая деталь - на примерно 14.06 °C.