Задачка на физику В трубу нержавейка 1 литр воды 90 градусов залито, давление внутри трубы 1.5атм, окружающая температура 23градуса, ветер отсутствует. Задача вычислить время остывания воды до значения 35 градусов?.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения энергии.

Первоначальная энергия воды в трубе в виде тепла равна энергии воды после остывания. Тепловая емкость воды составляет примерно 4,18 Дж/(г*С).

Для рассчета изменения температуры воды используем следующую формулу
Q = m c (T2 - T1)
где Q - количество тепла (Дж)
m - масса воды (г)
c - теплоемкость воды (дж/г*С)
T2 - конечная температура (35 градусов)
T1 - начальная температура (90 градусов).

Количество тепла, необходимое для охлаждения воды
Q = 1000г 4,18 Дж/(гС) * (35 - 90) = -19580 Дж.

Давление и объем воды не влияют на температуру в этом случае. Таким образом, всё тепло уходит на нагревание окружающей среды.

Следовательно, для расчета времени остывания, нам нужно учитывать количество ушедшего тепла. Поэтому:

Ушедшее тепло равно работе давления, которое работает, чтобы убледить атмосферу
Q = PAV
где P - давление (1,5 атм)
A - площадь поверхности трубы
V - объем воды (1 литр = 1000 грамм).

Подставляем значения
Q = 1,5 атм A 1000 г = 1500A гатм.

Теперь мы можем выразить площадь трубы
A = 19580 Дж/(1500 гатм) = 13,053 гатм.

Это площадь, по которой вода отдает тепло окружающей среде. Теперь можем использовать ее для вычисления времени остывания.

Для этого используем закон Ньютона охлаждения
Q = k A deltaT * t
где k - коэффициент теплообмена
A - площадь поверхности трубы
deltaT - разница в температурах (67 градусов)
t - время остывания.

Раскрываем и находим t
t = Q / (k A deltaT)
t = 19580 Дж / (k 13,053 гатм * 67 градусов).

Теперь нужно знать коэффициент теплообмена трубы с окружающей средой, чтобы рассчитать время остывания до 35 градусов.