На яку висоту можна було б підняти гирю масою 0,5 кг за рахунок кількості
теплоти, що її виділяє склянка води 240 мл, охолоджуючись від 100°С до 20°С?
Густина води 1000 кг/ м 3
Ответы
Ответ:
Для розв'язання цієї задачі знадобиться використати формулу для роботи проти сили тяжіння:
W = mgh,
де W - робота (в жоулях), m - маса гирі (в кілограмах), g - прискорення вільного падіння (9,81 м/с²), h - висота підняття гирі (в метрах).
Зібремо всі відомі нам дані:
m = 0,5 кг
g = 9,81 м/с²
V = 240 мл = 0,24 л = 0,24 кг (густина води дорівнює 1000 кг/м³)
Теплота, яку виділяє склянка води при охолодженні від 100°С до 20°С, може бути обчислена за формулою:
Q = mcΔT,
де Q - тепло (в жоулях), m - маса речовини (в кілограмах), c - специфічна теплоємність (води становить 4,18 Дж/г·°C), ΔT - зміна температури (в градусах Цельсія).
Знаходимо зміну температури:
ΔT = 100°С - 20°С = 80°С
Знаходимо тепло, яке виділяє склянка води:
Q = mcΔT = 0,24 кг * 4,18 Дж/г·°C * 80°С = 75,94 кДж (кілоджоулів)
Тепер можна обчислити висоту, на яку можна підняти гирю за рахунок цього тепла:
W = Q = mgh
h = Q/mg = 75,94 кДж / (0.5 кг * 9,81 м/с²) = 1540 метрів (заокруглено до одного знаку після коми)
Отже, за рахунок тепла, що виділяється при охолодженні склянки з водою від 100°С до 20°С, можна підняти гирю масою 0,5 кг на висоту близько 1540 метрів. Зважте на те, що це тільки теоретичний результат, результат на практиці може бути іншим через різні фактори.