4. З якою мінімальною швидкісто мають летіти назустріч одна одній двіоднакові краплини води, щоб під час зіткнення повністю випаруватися?Температура краплинок перед зіткненням становить 20 с. Вважайте, що уВнутрішню енергію краплинок перейшло 50 % їхньої механічної енергії.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для того, щоб краплини повністю випарувалися під час зіткнення, їх потрібно прогріти до температури кипіння води, яка становить 100 с. Різниця у температурі між початковою (20 с) та кінцевою (100 с) становить 80 с.

Закон збереження енергії для цієї ситуації можна записати так:

(1/2)mv^2 = Q_1 + Q_2,

де m - маса краплинки, v - її швидкість, Q_1 - внутрішня енергія при температурі 20 с, Q_2 - теплова енергія, що необхідна для підігріву краплинки до 100 с.

Враховуючи, що внутрішня енергія водної краплинки дорівнює mcΔT, де c - питома теплоємність води, а ΔT - зміна температури, а також що тепловая енергія для зіткнення випарування цієї краплинки буде Q_2 = ml, де l - теплота пароутворення води.

Тепер можна розрахувати мінімальну швидкість краплинок, яка необхідна для того, щоб випаруватися під час зіткнення.