Question

Розрахуйте, з якою швидкістю повинна летіти крапля води, щоб при ударі об перешкоду повністю випаруватися. Початкова температура краплі 20 °С. Опір середовища та енергію, що пішла на руйнування поверхні краплі, не враховувати.

Answer 1

Ответ: 2296м/с

Объяснение:

Дано:

t1=20°C

t2=100°C

c=4200Дж/кг°С

L=2,3*10⁶Дж/кг

---------------------

V-?

Вся кинетическая энергия капли превратится в тепло

Eк=Q

Для того, чтобы капля испарилась, сначала ее нужно нагреть до температуры испарения, а затем испарить:

Q=Q1+Q2=сm(t2-t1)+Lm=m*(c*(t2-t1)+L), где:

c-удельная теплоемкость воды;

m-масса капли;

t1 и t2 cоответственно начальная и конечная температуры капли.

L-удельная теплота испарения воды.

Q=m*(4200*(100-20)+2,3*10⁶)=2636000mДж

Кинетическая энергия капли в момент удара о землю равна:

Ек=mV²/2

Приравняем эти два уравнения и получим:

mV²/2=2636000m

V²=5272000

V=2296м/с

Answer 2

Для визначення швидкості, з якою повинна летіти крапля води, щоб повністю випаруватися при ударі об перешкоду, можна використати принцип збереження енергії.

За припущенням, що опір середовища та енергія на руйнування поверхні краплі не враховуються, можемо вважати, що всю кінетичну енергію краплі віддається на випарування.

Кінетична енергія краплі може бути виражена за формулою:

E = (1/2) * m * v^2,

де E - кінетична енергія, m - маса краплі, v - швидкість краплі.

Енергія, необхідна для випаровування краплі, може бути виражена через її масу та енергію пароутворення води (L):

Q = m * L,

де Q - енергія, необхідна для випарування.

За умовою задачі, ми хочемо, щоб крапля повністю випарувалася, тому кінетична енергія має бути рівною енергії, необхідній для випарування:

(1/2) * m * v^2 = m * L.

Звідси ми можемо виразити швидкість v:

v^2 = 2 * L.

v = sqrt(2 * L).

Отже, швидкість, з якою повинна летіти крапля води, щоб повністю випаруватися при ударі об перешкоду, дорівнює квадратному кореню з двох помноженого на енергію пароутворення води (L).