Магнитную индукцию B найдём через формулы для магнитного потока Ф:
Ф = В*S*cosb
Ф = L*I
Здесь косинус угла b - это косинус угла между нормалью к контуру и направлением линий магнитной индукции. И так как линии индукции направлены перпендикулярно к плоскости, то угол между ними и нормалью равен b = 0°, тогда cosb = cos0° = 1
Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С. Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁: (1) Тут: с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К) m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг) T₀ - начальная температура воды 10°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ : (2) Где: с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К) m₂ - начальная масса льда T₂ - начальная температура льда -20°С T₁ - конечная температура воды и льда 0°С m₃ - масса растаявшего льда. λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг При этом: кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂ (4) Теперь из 4 выражаем m₂:
Дано:
L = 0,8 мГн = 0,8*10^(-3) Гн = 8*10^(-4) Гн
S = 100 см² = 100*10^(-4) м²
I = 1 A
B - ?
Магнитную индукцию B найдём через формулы для магнитного потока Ф:
Ф = В*S*cosb
Ф = L*I
Здесь косинус угла b - это косинус угла между нормалью к контуру и направлением линий магнитной индукции. И так как линии индукции направлены перпендикулярно к плоскости, то угол между ними и нормалью равен b = 0°, тогда cosb = cos0° = 1
Приравняем уравнения, выразим и найдём B:
В*S*cosb = L*I
B = (L*I) / (S*cosb) = (8*10^(-4)*1) / (100*10^(-4)*1) = 8/100 = 0,008 Тл = 8*10^(-3) Тл = 8 мТл
ответ: 8 мТл.
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
(1)
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды 10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
Лед принял количество теплоты Q₂ :
(2)
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
При этом:
кг (3)
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
(4)
Теперь из 4 выражаем m₂:
(5)
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
кг
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.