Условие задачи:

На сколько температура воды у основания водопада с высотой 20 м больше чем у вершины? Считать, что вся механическая энергия идет на нагревание воды.

Задача №5.3.3 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(h=20\) м, \(\Delta t-?\)

Решение задачи:

Рассмотрим произвольную малую массу воды \(m\), которая падает с водопада. Начальная потенциальная энергия этой массы воды перейдёт полностью у основания водопада в кинетическую энергию, которая в свою очередь перейдет во внутреннюю энергию в результате удара. Видно, что промежуточный переход энергии в кинетическую не имеет значения, поэтому закон сохранения энергии (ЗСЭ) запишется в таком виде:

\[mgh = cm\Delta t\]

\[gh = c\Delta t\]

Здесь \(c\) — удельная теплоёмкость воды, равная 4200 Дж/(кг·°C).

Решение этой задачи в общем виде выглядит так:

\[\Delta t = \frac{{gh}}{c}\]

Произведём расчёт ответа:

\[\Delta t = \frac{{10 \cdot 20}}{{4200}} = 0,05^\circ\;C \]

Ответ: 0,05 °C.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

5.3.2 Многократное перегибание алюминиевой проволоки массой 2 г нагревает её на 40 C
5.3.4 С какой скоростью должна лететь свинцовая пуля, чтобы при ударе о препятствие
5.3.5 При трении двух тел, теплоёмкости которых по 800 Дж/К, температура через 1 мин

Пожалуйста, поставьте оценку
( 12 оценок, среднее 4.92 из 5 )
Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:
Комментарии: 9
  1. Виктория

    Доброе утро, на сколько градусов ?t температура воды у подножия водопада выше чем у его вершины высота водопада h=120м. Считать, что на нагрев воды тратится вся ее потенциальная энергия.

  2. Алексей

    Здравствуйте! Приравниваю дельта(U) к дельта(Wk) и к mgh. Но потом расписываю как 3mRдельтаTмю =mgh. 3 — так как вода трехатомная, число степеней свободы 3. Сокращаю массы, выражаю дельтаT, получаю другой численный ответ. В чем не верен с физической точки зрения такой способ решения?

    1. Алексей

      Число степеней свободы 6, отпечатался.

    2. Алексей

      И здесь: 3mRдельтаT/мю=mgh, естественно. Ответ не сходится с учётом всех уточнений.

      1. Easyfizika (автор)

        Нужно рассматривать жидкую воду, а не водяной пар

  3. Евгений

    А где это учили ,что g =10, а не 9,8.
    И вообще условие о повышении t воды у основания водопада придуманы .
    В земных условиях t понизится за счёт испарения.
    Т.е. не надо говорить о водопаде, говорите о свободном падении воды с некой высоты.

    1. Easyfizika (автор)

      В том же самом ЕГЭ для расчетов можно принимать \(g=10\) м/с2.
      Насчёт Вашего утверждения о том, что вода у подножия водопада холоднее, чем у вершины, готов спорить. Испарение идёт только с поверхности контакта воды с воздухом, поэтому при текущих данных задачи его даже нельзя оценить. Но мне подсказывает чувство, что оно не сможет перевесить нагрев от падения. Да и как это может сделать школьник? Правильно — никак.

  4. Миша

    А откуда взялось 10?

    1. Easyfizika (автор)

      Ускорение свободного падения \(g\) можно принимать равным 10 м/с2 (так, например, делают в ЕГЭ)

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: