Плотность шара-750 кг/м^3; по условию, шар находится в состоянии равновесия, значит, действие на него всех сил, по 1-му закону Ньютона, скомпенсировано: Fа+N=mg, где N-сила реакции опоры, она равна, по 3-му закону Ньютона, силе давления шара, равна 1/3mg(по услов.), тогда, зная, что плотность p=m/V и расписав выталкивающую сил по закону Архимеда, получим выражение, из которого найдём плотность: p воды* V/2*g=2/3 p шара*V*g, в левой части берём V/2, т.к. погружена в воду, по условию, только половина шара; ну и всё, плотность воды/10^3 кг/м^3, после нехитрых преобразований получим ответ
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:
Fа+N=mg, где N-сила реакции опоры, она равна, по 3-му закону Ньютона, силе давления шара, равна 1/3mg(по услов.), тогда, зная, что плотность p=m/V и расписав выталкивающую сил по закону Архимеда, получим выражение, из которого найдём плотность:
p воды* V/2*g=2/3 p шара*V*g, в левой части берём V/2, т.к. погружена в воду, по условию, только половина шара; ну и всё, плотность воды/10^3 кг/м^3, после нехитрых преобразований получим ответ
Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
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 :
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:
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
Теперь из 4 выражаем m₂:
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.