Вопрос школьника
С высоты h свободно падает тело с удельной теплоёмкостью с. На сколько градусов ΔТ повысится его температура, если ζ часть его первоначальной энергии при ударе о землю трансформируется в тепло?
Ответ от учителя
При свободном падении тела с высоты h его потенциальная энергия Ep преобразуется в кинетическую энергию Ek при достижении земли. Можно записать это соотношение:
Ep = mgh = Ek
где m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота падения.
Кинетическая энергия тела может быть выражена через его температуру T и удельную теплоемкость с:
Ek = mcΔT
где c — удельная теплоемкость, ΔT — изменение температуры.
Таким образом, можно записать:
mgh = mcΔT
ΔT = gh/c
ΔT — это изменение температуры тела при падении с высоты h и превращении части его энергии в тепло. Значение ζ, которое определяет долю энергии, превращающейся в тепло, не учитывается в этой формуле, но может быть учтено путем умножения ΔT на ζ:
ΔT’ = ζΔT = ζgh/c
Таким образом, если известны значения высоты падения h, удельной теплоемкости с и доли энергии, превращающейся в тепло, ζ, можно вычислить изменение температуры тела при ударе о землю.
