Пренебрегая сопротивлением воздуха, с точностью до метра, какова высота, с которой должна упасть капля воды, чтобы при ударе о землю она нагрелась на 0,7°С? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°С), при расчётах примите g=9,8 Н/кг.

Ответ:

м.

Физика Колледж Законы сохранения энергии высота падения капли воды температура капли воды удельная теплоемкость воды физика расчет высоты падения влияние температуры на каплю закон сохранения энергии гравитация теплообмен физические задачи Новый

Для решения данной задачи нам нужно использовать несколько физических принципов, в частности, закон сохранения энергии и формулу для расчета теплоты, полученной при нагревании. Давайте разберем шаги решения.

1. Определим, сколько энергии необходимо для нагрева капли воды:
• Для этого используем формулу:
• Q = mcΔT,
• где Q - количество теплоты, m - масса капли воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
• Подставим известные значения: c = 4200 Дж/(кг·°С), ΔT = 0,7°С.
• Получаем: Q = m * 4200 * 0,7 = 2940m Дж.
2. Теперь определим, какая потенциальная энергия должна быть преобразована в эту теплоту:
• Потенциальная энергия (Eпот) капли воды, упавшей с высоты h, рассчитывается по формуле:
• Eпот = mgh,
• где g - ускорение свободного падения (9,8 Н/кг).
• Таким образом, Eпот = m * 9,8 * h.
3. Сравним полученные значения энергии:
• Согласно закону сохранения энергии, потенциальная энергия, потерянная каплей, равна теплоте, полученной при нагревании:
• m * 9,8 * h = 2940m.
• Мы можем сократить массу m с обеих сторон уравнения (при условии, что m не равно нулю):
• 9,8 * h = 2940.
• Теперь выразим высоту h:
• h = 2940 / 9,8.
• Вычисляем h:
• h ≈ 299,39 м.
• С округлением до метра получаем h ≈ 299 м.

Ответ: Высота, с которой должна упасть капля воды, составляет 299 метров.