Question

ОТЧИСЛЯТ, НУЖНА ОЧЕНЬ ПОМОЩЬ В цилиндре под невесомым поршнем площадью S = 100 см2 находится m = 1 кг воды при температуре 0°С. В цилиндре включают нагреватель мощностью N = 500 Вт. На сколько поднимется поршень за τ = 15 мин работы нагревателя?

Answer 1

Так мучитьса, так уж лучше пусть отчисляют.
если еще не отчислили - смотри решение во вложении 

Answer 2

Кажется, вы спрашиваете о задаче с физикой и теплопередачей. Вам нужно найти, насколько поднимется поршень в цилиндре после работы нагревателя определенное время.

Для этого можно использовать первый закон термодинамики, который утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно сумме теплового эффекта и работы, совершенной над системой.

В данной задаче тепловой эффект превращается в работу, поднимая поршень. Поэтому можно использовать формулу:

\[ Q = \Delta U + W \]

где \(Q\) - количество теплоты, \(W\) - совершенная работа, \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии системы.

Известно, что мощность нагревателя \(N = 500\) Вт, время работы \(\tau = 15\) минут (\(\tau\) нужно перевести в секунды), площадь поршня \(S = 100 \, \text{см}^2 = 0.01 \, \text{м}^2\) и масса воды \(m = 1\) кг.

Сначала определим количество теплоты, полученное от нагревателя:

\[ Q = N \cdot \tau \]

Переведем время в секунды: \(15 \, \text{мин} = 15 \times 60 = 900 \, \text{сек}\).

\[ Q = 500 \, \text{Вт} \times 900 \, \text{сек} = 450,000 \, \text{Дж} \]

Теперь найдем изменение внутренней энергии. Для преобразования теплоты в работу используем формулу:

\[ W = F \cdot d \]

Где \(F\) - сила, \(d\) - путь.

Сила, с которой вода давит на поршень, будет равна ее весу:

\[ F = m \cdot g \]

Где \(m\) - масса воды, \(g\) - ускорение свободного падения (\(g \approx 9.81 \, \text{м/с}^2\)).

\[ F = 1 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2 = 9.81 \, \text{Н} \]

Теперь найдем работу, совершенную поршнем:

\[ W = F \cdot d \]

\[ W = F \cdot h \]

где \(h\) - высота подъема поршня.

Так как работа равна полученной теплоте:

\[ W = 450,000 \, \text{Дж} \]

Теперь можно выразить высоту подъема поршня:

\[ h = \frac{W}{F} \]

\[ h = \frac{450,000 \, \text{Дж}}{9.81 \, \text{Н}} \]

\[ h \approx 45,871 \, \text{м} \]

Таким образом, поршень поднимется примерно на 45.871 метра за время работы нагревателя в 15 минут при данных условиях.