Question

Железный шарик радиусом r нагретый до температуры t положили на лед температура которого 0 градус Цельсия на какую глубину шарик погрузится в лед?теплопроводностью льда и работой силы тяжести пренебречь при расчете считать что шарик погрузится в лед полностью.20б

Answer 1

  h =V2/S2 = V2/пr2,  V2 = m2/p2,  cm1t = km2,    m2 = cm1t/k = c* p1(4/3пr3)/k,  h = cp1(4/3пr3)/p2пr2k = 4cp1r/3p2k, где с - уд. теплоемкость железа, р1 и р2 плотности железа и льда, к - уд. теплота плавления льда

Answer 2

Для определения, на какую глубину железный шарик погрузится в лед, мы можем использовать закон сохранения энергии. Мы предполагаем, что тепло от железного шарика передается льду и нагревает его, пока температура льда не достигнет температуры шарика. После этого шарик погрузится в лед.

Мы можем использовать формулу для теплопередачи через теплопроводящее вещество:

Q = k * A * ΔT / d,

где: Q - количество тепла (в джоулях), k - коэффициент теплопроводности льда (примем его равным 2.22 Вт/(м·°C)), A - площадь соприкосновения шарика и льда, ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия), d - глубина, на которую погрузится шарик (в метрах).

Мы знаем, что начальная температура шарика T1 равна t, а начальная температура льда T2 равна 0°C. Таким образом, ΔT = T1 - T2 = t - 0 = t.

Площадь соприкосновения шарика и льда можно представить как площадь поверхности шара, которая равна 4πr^2.

Теперь мы можем переписать уравнение с учетом известных значений:

Q = 2.22 * 4πr^2 * t / d.

Теперь у нас есть уравнение, которое связывает количество передаваемого тепла с глубиной погружения шарика. Мы также знаем, что количество передаваемого тепла Q можно выразить через теплоемкость шарика (C) и изменение его температуры:

Q = C * ΔT.

Для железного шарика теплоемкость можно считать приближенно постоянной, поэтому:

C = масса шарика * удельная теплоемкость железа.

Теперь мы можем объединить оба уравнения:

C * ΔT = 2.22 * 4πr^2 * t / d.

Теперь мы можем выразить d (глубину погружения):

d = 2.22 * 4πr^2 * t / (C * ΔT).

После подставления известных значений массы, удельной теплоемкости железа и радиуса шара, вы сможете вычислить глубину погружения шарика в лед, предполагая, что он полностью нагреется до температуры t.