Question

По физике:решить 2 задачи задача 1: на сильно нагретую чугунную сковородку последовательно падают капли воды. Масска сковородки равна 500 г, объём капли равен 0.5см в кубе, температура капель равна 20 градусов.Первые 10 капель "плясали", а одиннадцатая "плясать" не стала. Почему плясали капли? Оцените начальную температуру сковородки

Answer 1

Когда капля попадает на раскаленную
сковороду, ее нижняя часть мгновенно
испаряется и образует паровую подушку между
сковородой и оставшейся частью капли. Затем
благодаря излучению тепла сквозь паровую
подушку, конвекционным потокам внутри
подушки и теплопроводности капля
нагревается. Однако, чтобы она нагрелась
таким образом до кипения, потребуется 1-2
мин. В течение этого времени паровая подушка
предохраняет каплю от испарения, и та
беспрепятственно “скачет” по поверхности
сковороды.

Answer 2

Для того чтобы решить эту задачу, нужно использовать закон сохранения энергии.

Когда капля падает на нагретую сковородку, она испаряется, а это требует затраты энергии. Также, в результате испарения, температура сковородки снижается. Если первые 10 капель плясали, значит, сковородка была достаточно горячей для испарения капель.

Масса каждой капли воды составляет 0.5 грамма, так как объем равен 0.5 см³, а плотность воды приблизительно равна 1 г/см³. Таким образом, масса первых 10 капель составляет 10 * 0.5 г = 5 г.

Испарение воды требует энергии, которая выделяется из сковородки и приводит к её охлаждению. Для определения начальной температуры сковородки можно использовать формулу для изменения внутренней энергии:

Q = m * c * ΔT,

где Q - выделившаяся энергия (в джоулях), m - масса капель (в килограммах), c - удельная теплоёмкость чугуна (около 0.46 Дж/г·°C), ΔT - изменение температуры сковородки (начальная температура минус конечная температура).

Для первых 10 капель:

Q = 5 г * 0.46 Дж/г·°C * ΔT.

Также, энергия, выделившаяся при испарении 10 капель, равна энергии, которую получает 11-ая капля, но она не испаряется, так как плясать не стала. Поэтому:

Q = m * c * ΔT,

где m = масса 11-ой капли (0.5 г), c - удельная теплоёмкость чугуна (около 0.46 Дж/г·°C), ΔT - изменение температуры сковородки (начальная температура минус конечная температура).

Итак, мы можем приравнять эти два выражения:

5 г * 0.46 Дж/г·°C * ΔT = 0.5 г * 0.46 Дж/г·°C * ΔT.

Массы капель сокращаются, и остается:

5 * ΔT = ΔT.

Таким образом, начальная температура сковородки должна быть рав