Предмет: Физика,
автор: iiigor
Даны три сообщающихся сосуда с площадью поперечного сечения S = 0.02 м^2, заполненные керосином до некоторой высоты. В средний помещают гирю массой m= 4 к г на невесомой площадочке, заполняющей всё сечение сосуда. В начальный момент зазора между площадочкой и керосином нет, а начальная скорость гири с площадочкой равна нулю. Определите, какое количество теплоты выделилось до установления равновесия. Ответ дайте в единицах СИ и округлите до сотых.
Плотность керосина = 800кг/м^3
Ответы
Автор ответа:
0
Гиря продавит уровень в среднем сосуде гидравлической системы, при этом в крайних сосудах уровень керосина поднимется на некоторую дополнительную к начальному уровню высоту
В силу несжимаемости керосина, какой его объём отойдёт из среднего сосуда, такой же объём и поступит в крайние сосуды. Так как крайние сосуды одинаковы, то в каждый из них отойдёт половина объёма керосина, отошедшего из центрального сосуда. Объём в каждом сосуде пропорционален его высоте, поскольку сечение всех сосудов одинаковы. А это значит, что подъём уровня керосина в крайних сосудах будет вдвое меньше, чем опускание его уровня в центральном сосуде с гирей. Итак, уровень керосина в центральном сосуде опустится на
В целом, уровни керосина в крайних сосудах будут выше его опустившегося уровня в центральном сосуде на
Этот добавочный столб жидкости будет создавать такое же дополнительное давление, как и гиря, находящаяся на нижнем уровне, поскольку, в конечном счёте, вся система придёт в гидравлическое равновесие.
Давление добавочного столба жидкости :
Давление гири :
Значит: ;
Значит: формула [1] ;
Заметим, что – это масса керосина, вымещенного в каждый из крайних сосудов.
А всего из центрального сосуда было вымещено – керосина.
Центр масс вымещенного из центрального сосуда керосина находился ниже начального уровня на
Центр масс вымещенного в крайние сосуды керосина находится выше начального уровня на
Таким образом, в общей сложности вымещенный керосин поднялся на а значит, потенциальная энергия керосина увеличилась на
Потенциальная энергия опустившейся на гири изменилась (уменьшилась) на
Общая механическая энергия в системе изменилась (уменьшилась) на величину общего изменения потенциальной энергии в системе:
Это уменьшение общей механической энергии можно объяснить только превращением части механической энергии в тепловую, с промежуточным её превращением в кинетическую, когда гидравлическая система покачивалась и "побулькивала".
Итак:
Перемножим последнее уравнение на формулу [1] и получим, что:
;
;
;
Подставим заданные значения, имея ввиду, что плотность керосина кг/м³ :
Дж Дж Дж Дж ;
О т в е т : Дж .
В силу несжимаемости керосина, какой его объём отойдёт из среднего сосуда, такой же объём и поступит в крайние сосуды. Так как крайние сосуды одинаковы, то в каждый из них отойдёт половина объёма керосина, отошедшего из центрального сосуда. Объём в каждом сосуде пропорционален его высоте, поскольку сечение всех сосудов одинаковы. А это значит, что подъём уровня керосина в крайних сосудах будет вдвое меньше, чем опускание его уровня в центральном сосуде с гирей. Итак, уровень керосина в центральном сосуде опустится на
В целом, уровни керосина в крайних сосудах будут выше его опустившегося уровня в центральном сосуде на
Этот добавочный столб жидкости будет создавать такое же дополнительное давление, как и гиря, находящаяся на нижнем уровне, поскольку, в конечном счёте, вся система придёт в гидравлическое равновесие.
Давление добавочного столба жидкости :
Давление гири :
Значит: ;
Значит: формула [1] ;
Заметим, что – это масса керосина, вымещенного в каждый из крайних сосудов.
А всего из центрального сосуда было вымещено – керосина.
Центр масс вымещенного из центрального сосуда керосина находился ниже начального уровня на
Центр масс вымещенного в крайние сосуды керосина находится выше начального уровня на
Таким образом, в общей сложности вымещенный керосин поднялся на а значит, потенциальная энергия керосина увеличилась на
Потенциальная энергия опустившейся на гири изменилась (уменьшилась) на
Общая механическая энергия в системе изменилась (уменьшилась) на величину общего изменения потенциальной энергии в системе:
Это уменьшение общей механической энергии можно объяснить только превращением части механической энергии в тепловую, с промежуточным её превращением в кинетическую, когда гидравлическая система покачивалась и "побулькивала".
Итак:
Перемножим последнее уравнение на формулу [1] и получим, что:
;
;
;
Подставим заданные значения, имея ввиду, что плотность керосина кг/м³ :
Дж Дж Дж Дж ;
О т в е т : Дж .
Похожие вопросы
Предмет: Математика,
автор: aleksgrbun
Предмет: Математика,
автор: syzdykovadamira1979i
Предмет: Биология,
автор: Oksana9212
Предмет: Химия,
автор: olenka07
Предмет: География,
автор: pro100anyuto4k