Закон сохранения и тепловые явления

Закон сохранения энергии

Первый закон термодинамики - это закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления. Он показывает, от каких причин зависит изменение внутренней энергии.

К середине XIX в. многочисленные опыты доказали, что механическая энергия никогда не пропадает бесследно. Падает, например, молот на кусок свинца, и свинец нагревается вполне определенным образом. Силы трения тормозят тела, которые при этом разогреваются.

На основании множества подобных наблюдений и обобщения опытных фактов был сформулирован закон сохранения энергии:

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Закон сохранения энергии управляет всеми явлениями природы и связывает их воедино. Он всегда выполняется абсолютно точно, неизвестно ни одного случая, когда бы этот великий закон не выполнялся.

Показатель преломления - это отношение синусов углов падающего и преломлённого лучей (отсчитанных от нормальи к поверхности - то есть от перепендикуляра к ней в точке падения). Луч движется параллельно повержности - значит угол равен 90 град, и его синус равен 1. Значит, падать нап поверхность изнутри призмы луч должен под углом, синус которого равен 0,625 (1/1,6). Дальше надо рисунок нарисовать, понятней было.
Пусть луч идёт слева направо. То есть он, выйдя из правой стенки призмы, идёт вдоль этой стенки вниз. Внутри призмы этот луч идет под углом примерно 38,7 градуса (arcsin 0,625) к нормали, проведённой к стенке. Раз угол призмы 60 градусов (равносторонний треугольник в сечении), то эта нормаль идет под углом 30 град. к горизонтали, и сам луч идёт под углом 8,7 град к горризонтали, немного снижаясь слева направо (это просто чтоб понятней было. Тогда его угол к нормали к ЛЕВОЙ стенке, через которую он вошёл в призму, будет 180-120-38,6 = 21,3 градуса (120 - сами разберитесь, откуда взялся). Синус этого угла равен 0,3635. Значит, синус угла падения на входе в призму = 0,5817. Сам угол сами сосчитаете, не маленькая

Количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть воду

Q = c m (65 - 15) = 50 c p V, где p - плотность воды

по условию вода нагревается за счет конденсации пара

Q = L m, где m - искомая масса

при этом пар, конденсируясь, будет образовывать воду, нагрев которой будет также происходить, причем масса воды - та же, что и у пара. запишем это в единое тепловое уравнение

L m = 50 c p V + |c m (65 - 100)|,

L m = 50 c p V + 35 c m,

m (L - 35 c) = 50 c p V,

m = 50 c p V / (L - 35 c),

m = 5*10 * 42*10^2 * 10^3 * 2*10^-2 / (226*10^4 - 35 * 42*10^2),

m = 42*10^5 / 2113*10^3,

m = 1,987 кг