Вопрос школьника
На сколько нагреется кусок свинца, упавший с высоты 50 м, при условии, что вся кинетическая энергия в момент падения обратится в теплоту?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. Кинетическая энергия тела, падающего с высоты h, равна потенциальной энергии, которую оно имело на высоте h. Таким образом, можно записать уравнение:
mgh = Q,
где m — масса куска свинца, g — ускорение свободного падения, h — высота падения, Q — количество теплоты, выделяющейся при падении.
Выразим Q:
Q = mgh.
Подставим известные значения:
Q = (0,5 кг) * (9,81 м/с²) * (50 м) = 245,25 Дж.
Таким образом, при падении куска свинца с высоты 50 м и превращении всей кинетической энергии в теплоту, выделяется 245,25 Дж теплоты. Чтобы определить, на сколько нагреется кусок свинца, необходимо знать его теплоемкость. Теплоемкость свинца составляет 0,13 Дж/(г*°C). Поэтому, чтобы определить на сколько градусов нагреется кусок свинца, необходимо разделить количество выделившейся теплоты на массу куска свинца и его теплоемкость:
ΔT = Q/(m*c) = 245,25 Дж/(0,5 кг * 0,13 Дж/(г*°C)) ≈ 377 °C.
Таким образом, кусок свинца нагреется на 377 градусов Цельсия.
