При остывании вода (вообще любое вещество) отдаёт энергию. При превращении жидкости в твёрдое состояние вода (как и всё остальное) тоже отдаёт энергию. То есть чтобы какая-то масса воды превратилась в лёд, она должна отдать энергию (сначала остывая до температуры замерзания, а потом превращаясь в лёд). А чтобы она отдавала энергию, что-то должно её принимать. Этим занимается холодильник. Количество энергии, которое холодильник может забирать за одну секунду это называется мощностью. Значит чтобы понять, сколько энергии сможет забрать холодильник за 60 минут, надо сначала узнать его мощность. Её можно определить по количеству энергии, которое он забрал у 1,5 литров воды за 20 минут работы. Вода потеряла энергию Q=C*m*dT, где C - удельная теплоёмкость воды, m - масса воды, dT - разница температур (начальная минус конечная) Мощность равна P=Q/t, где t - время охлаждения 20 мин (в секундах!) Значит за оставшиеся 60 минут (в секундах) холодильник заберёт энергию E=P*60*60=3600*P. На остывание до нуля из этого количества потратится энергия Q2=C*m*(4-0)=4C*m, остальное пойдёт на образование льда. Q3=E-Q2=A*M, где A - энергия кристализации (теплота плавления) льда - смотри в справочнике, M - масса льда. Отсюда находим массу льда: M=(E-Q2)/A; M=(3600*P-4C*m)/A; M=(3600*C*m*dT/t - 4C*m)/A; M=C*m*(3600*dT/t - 4)/A; M=C*m*(3600*(16-4)/1200 - 4)/A; M=32*C*m*/A
После поджигания горючего теплый воздух от пламени поднимается вверх и заполняет бумажный мешок. Плотность теплого воздуха меньше плотности холодного: ρ=P*M/(R*T). Чем больше Т, тем меньше ρ. На фонарик действует сила Архимеда: Fа=ρ(окружающего воздуха)*V*g Вес фонарика уменьшается, за счёт уменьшения веса воздуха в мешке: Fт=m*g + ρ(нагретого воздуха)*V*g Далее вес фонарика становиться меньше силы Архимеда и появляется сила F=m*a, поднимающая фонарик вверх (до этого разница силы веса и силы Архимеда компенсировалась реакцией опоры). В процессе подъема плотность окружающего воздуха снижается, а температура воздуха в мешке стабилизируется. Наступает баланс сил Fт=Fа и фонарик занимает "крейсерскую" высоту. После выгорания горючего Fт снова увеличивается и фонарик падает. Основная опасность связана с возможным возгоранием бумажного мешка и падением ещё не догоревшего фонарика на легковоспламеняющиеся материалы - сухую траву, а то и крышу дома.
Её можно определить по количеству энергии, которое он забрал у 1,5 литров воды за 20 минут работы.
Вода потеряла энергию Q=C*m*dT, где C - удельная теплоёмкость воды, m - масса воды, dT - разница температур (начальная минус конечная)
Мощность равна P=Q/t, где t - время охлаждения 20 мин (в секундах!)
Значит за оставшиеся 60 минут (в секундах) холодильник заберёт энергию E=P*60*60=3600*P.
На остывание до нуля из этого количества потратится энергия Q2=C*m*(4-0)=4C*m, остальное пойдёт на образование льда.
Q3=E-Q2=A*M, где A - энергия кристализации (теплота плавления) льда - смотри в справочнике, M - масса льда.
Отсюда находим массу льда:
M=(E-Q2)/A;
M=(3600*P-4C*m)/A;
M=(3600*C*m*dT/t - 4C*m)/A;
M=C*m*(3600*dT/t - 4)/A;
M=C*m*(3600*(16-4)/1200 - 4)/A;
M=32*C*m*/A
На фонарик действует сила Архимеда:
Fа=ρ(окружающего воздуха)*V*g
Вес фонарика уменьшается, за счёт уменьшения веса воздуха в мешке:
Fт=m*g + ρ(нагретого воздуха)*V*g
Далее вес фонарика становиться меньше силы Архимеда и появляется сила F=m*a, поднимающая фонарик вверх (до этого разница силы веса и силы Архимеда компенсировалась реакцией опоры).
В процессе подъема плотность окружающего воздуха снижается, а температура воздуха в мешке стабилизируется. Наступает баланс сил Fт=Fа и фонарик занимает "крейсерскую" высоту.
После выгорания горючего Fт снова увеличивается и фонарик падает.
Основная опасность связана с возможным возгоранием бумажного мешка и падением ещё не догоревшего фонарика на легковоспламеняющиеся материалы - сухую траву, а то и крышу дома.