Question

кусочек льда массой m, движущийся со скоростью v, превращается в пар. С какой скоростью должен двигаться этот кусочек, если начальная температура льда -100С и 80% кинетической энергии идет на превращение льда в пар.

Answer 1

По условию:

0,8Ек=Q

0,8mv²/2=Q

mv²=2,5Q

mv²=2,5(Lm+CвmΔt°+λm+CлmΔt°)

v²=2,5(L+CвΔt°+λ+CлΔt°)

v=√[2,5·(2300000+4200·100+330000+2100·100)]≈2854, 8 (м/с)

Answer 2

Для решения этой задачи, давайте сначала определим, какую энергию требуется для превращения льда массой m из твердого состояния при температуре -10°C в пар при той же температуре.

1. Энергия для превращения льда в пар при той же температуре: Для превращения единицы массы льда в пар требуется теплота парообразования (латентная теплота) L. В данной задаче предполагаем, что это происходит при температуре -10°C (температура замерзания льда). Таким образом, в данном случае:

Латентная теплота парообразования льда при -10°C (L) = 334 кДж/кг (примерное значение)

Теперь, для массы m льда, энергия для превращения льда в пар будет:

Энергия для превращения льда в пар (Q) = m * L

2. Кинетическая энергия (КЭ) кусочка льда: Для того чтобы рассчитать скорость v кусочка льда, зная, что 80% его кинетической энергии идет на превращение воды в пар, можно воспользоваться следующим равенством:

80% КЭ = Q

Теперь мы можем выразить кинетическую энергию кусочка льда через его массу m и скорость v:

КЭ = (1/2) * m * v^2

3. Решение:

Теперь, найдем скорость v, зная энергию Q, которая равна 80% КЭ:

(1/2) * m * v^2 = 0.8 * Q

Подставим значение Q:

(1/2) * m * v^2 = 0.8 * (m * L)

Теперь, выразим скорость v:

v^2 = (0.8 * L) / 0.5

v^2 = 1.6 * L

v = sqrt(1.6 * L)

v = sqrt(1.6 * 334 кДж/кг) ≈ sqrt(534.4) ≈ 23.13 м/с

Таким образом, кусочек льда должен двигаться со скоростью около 23.13 м/с, чтобы 80% его кинетической энергии было достаточно для превращения его в пар при той же температуре.