Question

На какую высоту можно было бы поднять гирю массой 420 г за счёт использования 2 % энергии, которая выделяется при охлаждении до 0 С стакана кипятка объёмом 100 см3? Плотность воды принять равной 1000 кг\м3, удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж\кг *С.

Answer 1

Найдем массу воды m1  =PV = 0.1 кг, выделившаеся теплота при остывании стакана Q1 = cmt (где t - разность температур ,то есть t = 100, т.к. охлаждение происходило от 100 до 0 градусов) = 42000 ДЖ .Тогда вся энергия пойдет на потенциальную энергию гири ,т.е Q1 = mgh(где m - масса гири , h - высота на которую поднимется гиря)2% от Q1 =840 дж  ,отсюда h  = Q1/(mg) =  203,9 м

Ответ : 203,9 м

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии.

Сначала найдем количество энергии, выделяющееся при охлаждении стакана кипятка до 0°C. Для этого нам понадобится удельная теплоемкость воды (c) и масса воды (m):

Q = c * m * ΔT,

где Q - количество выделяющейся энергии, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды (c) равна 4200 Дж/кг*°C, а масса воды (m) равна плотности воды (ρ) умноженной на объем (V):

m = ρ * V.

Масса воды (m) выражена в килограммах, поэтому нам нужно преобразовать массу гири из граммов в килограммы:

масса гири (m_g) = 420 г = 0.42 кг.

Теперь мы можем вычислить количество энергии (Q):

Q = c * m * ΔT = c * (ρ * V) * ΔT.

Мы знаем, что объем стакана кипятка (V) равен 100 см³ = 0.1 л = 0.1 дм³.

Таким образом, Q = 4200 Дж/кг°C * (1000 кг/м³ * 0.1 дм³) * (100°C - 0°C) = 4200 Дж/кг°C * 100 кг/м³ * 0.1 дм³ * 100°C = 4200 Дж * 10 = 42000 Дж.

Теперь мы можем использовать закон сохранения энергии для вычисления высоты подъема гири (h):

Q = m_g * g * h,

где m_g - масса гири, g - ускорение свободного падения (примем его равным около 9.8 м/с²), h - высота подъема гири.

Теперь мы можем решить уравнение для h:

h = Q / (m_g * g) = 42000 Дж / (0.42 кг * 9.8 м/с²) ≈ 10000 м.

Таким образом, гирю массой 420 г можно поднять на высоту около 10000 м, используя 2% энергии, выделяющейся при охлаждении стакана кипятка.