Определите массу тела, потенциальная энергия которого на высоте h = 1,0 м относительно поверхности Земли равна энергии, выделяемой кипятком объемом V = 200 мл при его остывании до температуры t2 = 20°C.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим потенциальную энергию тела на высоте h = 1,0 м относительно поверхности Земли.

E = m g h, гд
m - масса тела
g - ускорение свободного падения (принимаем за 9,8 м/c^2)
h - высота.

E = m 9,8 1 = 9,8m Дж.

Теперь определим энергию, выделяемую при остывании кипятка объемом V = 200 мл до температуры t2 = 20°C.

Для этого воспользуемся формулой теплоты, выделяемой при остывании жидкости:

Q = m c Δt, гд
m - масса жидкости
c - удельная теплоемкость жидкости (принимаем за 4,18 Дж/(г*°C))
Δt - изменение температуры.

Q = 200 г 4,18 Дж/(г°C) * (100 - 20) = 62,7 кДж.

Для того чтобы потенциальная энергия тела равнялась энергии, выделяемой при остывании кипятка, должно быть 9,8m = 62,7 кДж.

Отсюда m = 6,4 кг.

Таким образом, масса тела составляет 6,4 кг.