При выполнении эксперимента учащимся были получены данные, приведенные в таблице.

h, м

l, м

Fтяжести, Н

Fтяги, Н

Aполез, Дж

Aсоверш, Дж

КПД, %

0,2

0,5

0,37

1

a) Используя измерения, полученные в ходе эксперимента, вычислите полезную работу по подъему тела на высоту h (Aполез). [1]

b) Определите работу, совершаемую при движении тела по наклонной плоскости (Aсоверш). [1]

c) Найдите коэффициент полезного действия наклонной плоскости

N ≈ 1.57·10²³

Объяснение:

T = 315 K

<v> = 320 м/c

m = 20 г = 0,02 кг

Na = 6.022·10²³  1/моль - постоянная Авогадро

R = 8.31 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная

N - ?

По закону Клапейрона-Менделеева

pV = νRT

(р - давление, V - объём, ν - количество вещества)

ν = N/Na

pV = NRT/Na  (1)

Будем считать газ идеальным и одноатомным, тогда давление газа р можно вычислить как

р = nm₀<v>²/3 (n - концентрация, m₀ - масса молекулы)

n = N/V;  m₀ = m/N

Тогда

nm₀ = m/V

р = m<v>²/3V

и

pV =  m<v>²/3 (2)

Приравняем правые части уравнений (1) и (2)

NRT/Na = m<v>²/3

и выразим отсюда N

N =  m<v>²Na/3RT

N = 0.02 · 320² · 6.022·10²³ : (3 · 8.31 · 315)

N ≈ 1.57·10²³

Энергия топлива Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие). Откуда берется энергия у топлива Известно, что молекулы состоят из атомов. Для того, чтобы разделить какую либо молекулу (например, молекулу воды) на составляющие её атомы, требуется затратить энергию (на преодоление сил притяжения атомов). Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу (это и происходит при сжигании топлива) энергия, напротив, выделяется. Как известно, существует ещё и ядерное топливо, но мы не будем здесь говорить о нём. При сгорании топлива выделяется энергия. Чаще всего это тепловая энергия. Опыты показывают, что количество выделившейся энергии прямо пропорционально количеству сгоревшего топлива. Удельная теплота сгорания Для расчёта этой энергии используют физическую величину, называемую удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает, какая энергия выделяется при сгорании единичной массы топлива. Её обозначают латинской буквой q. В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Отметим, что каждое топливо имеет собственную удельную теплоту сгорания. Эта величина измерена практически для всех видов топлива и при решении задач определяется по таблицам. Например, удельная теплота сгорания бензина 46 000 000 Дж/кг, керосина такая же, этилового спирта 27 000 000 Дж/кг. Нетрудно понять, что энергия, выделившаяся при сгорании топлива, равна произведению массы этого топлива и удельной теплоты сгорания топлива: Q = q*m Рассмотрим примеры Рассмотрим пример. 10 граммов этилового спирта сгорело в спиртовке за 10 минут. Найдите мощность спиртовки. Решение. Найдём количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта: Q = q*m; Q = 27 000 000 Дж/кг * 10 г = 27 000 000 Дж/кг * 0,01 кг = 270 000 Дж. Найдём мощность спиртовки: N = Q / t = 270 000 Дж / 10 мин = 270 000 Дж / 600 с = 450 Вт. Рассмотрим более сложный пример.Алюминиевую кастрюлю массой m1, заполненную водой массой m2, нагрели с примуса от температуры t1 до температуры t2 (00С < t1 < t2 Решение. Найдём количество теплоты, полученное алюминием: Q1 = c1 * m1 * (t1 t2); найдём количество теплоты, полученное водой: Q2 = c2 * m2 * (t1 t2); найдём количество теплоты, полученное кастрюлей с водой: Q3 = Q1 + Q2; найдём количество теплоты, отданное сгоревшим бензином: Q4 = Q3 / k * 100 = (Q1 + Q2) / k * 100 = (c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100; найдём массу сгоревшего бензина: m = Q4 / q = (c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100 / q ответ: масса сгоревшего бензина равна (c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100 / q.