Шарик из пробкового дерева массой 4, 5 г привязан нитью ко дну сосуда, заполненного водой. Половина объёма шарика погружена в воду. Плотность пробкового дерева 0, 3 г/см3, плотность воды 1 г/см3. Найти силу натяжения нити. ответ выразить в миллиньютонах [мН]. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.

Объяснение:

Дано:

V = 2 л = 2·10⁻³ м³ - объем воды

ρ = 1·10³ кг/м³ - плотность воды

t₁ = 20⁰C - начальная температура воды

t₂ = 100⁰C - температура кипения воды

c = 4200 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость воды

L = 2250·10³ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды

m₁ = 172 г = 172·10⁻³ кг - масса спирта

_______________________________

q₁ - ?

1)

Находим массу воды:

m = ρ·V = 1·10³·2·10⁻³ = 2 кг

2)

Количество теплоты, необходимое на нагревание воды до температуры кипения:

Q' = c·m·(t₂ - t₁) = 4200·2·(100 - 20) = 672·10³ Дж  

Количество теплоты, необходимое на испарение воды:

Q'' = L·m = 2250·10³·2 = 4500·10³ Дж  

Суммарное количество теплоты:

Q = Q' + Q'' = (672 + 4500)·10³ ≈ 5, 17·10⁶ Дж       (1)

3)

Сжигаем спирт:

Q₁ = m₁·q₁ = 172·10⁻³·q₁                                            (2)

Приравняем (2) и (1):

172·10⁻³·q₁ = 5,17·10⁶

q₁ = 5,17·10⁶ / (172·10⁻³) ≈ 30·10⁶ Дж/кг  или  q₁ = 30 МДж/кг

Заглянем в таблицу.

Задача решена верно!