Контрольные задания > 76. Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30 °C до 100 °C. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна 140 Дж/(кг·°С).
Вопрос:
76. Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30 °C до 100 °C. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна 140 Дж/(кг·°С).
Ответ:
Решение:
Дано:
t₁ = 30 °C (начальная температура гири)
t₂ = 100 °C (конечная температура гири)
c = 140 Дж/(кг·°C) (удельная теплоёмкость вещества гири)
Найти: v (скорость гири перед ударом)
Предположение: Вся кинетическая энергия гири переходит в тепловую.
1. Определяем изменение температуры гири:
Δt = t₂ - t₁ = 100 °C - 30 °C = 70 °C
2. Определяем количество теплоты, полученное гирей:
Q = m * c * Δt
3. Кинетическая энергия гири перед ударом:
K = (1/2) * m * v²
4. Приравниваем кинетическую энергию к теплоте: (1/2) * m * v² = m * c * Δt
5. Сокращаем массу m и выражаем скорость v:
v² = 2 * c * Δt
v = √(2 * c * Δt) = √(2 * 140 Дж/(кг·°C) * 70 °C) = √(19600) ≈ 140 м/с
Ответ: Скорость гири перед ударом равна примерно 140 м/с.