Какое изменение произошло во внутренней энергии стального шара массой 5 кг, когда он упал на поверхность земли

Romanovich

27

Хорошо, рассмотрим данную задачу внимательно.

Сначала необходимо найти изменение потенциальной энергии шара, когда он упал на поверхность земли с некоторой высоты. Формула для потенциальной энергии \(E_{п}\) связана с массой \(m\), ускорением свободного падения \(g\) и высотой падения \(h\) следующим образом:

\[
E_{п} = mgh
\]

Где \(g \approx 9,8 \, \text{м/c}^2\) - ускорение свободного падения на поверхности Земли.

Теперь рассмотрим изменение внутренней энергии, обусловленное нагреванием шара на 0,2°С. Мы можем использовать формулу для изменения внутренней энергии \(\Delta Q\) материала, связанного с массой \(m\), удельной теплоемкостью \(c\) и изменением температуры \(\Delta T\) следующим образом:

\[
\Delta Q = mc\Delta T
\]

Где \(c\) - удельная теплоемкость материала, для стали она примерно равна \(0,45 \, \text{Дж/(кг°С)}\).

Так как изменение внутренней энергии связано с нагреванием, то \(\Delta Q\) будет положительным числом.

Чтобы найти общую величину изменения внутренней энергии, нам нужно сложить изменение потенциальной энергии и изменение внутренней энергии, поскольку эти два процесса происходят параллельно.

Таким образом, изменение внутренней энергии \(E_{\text{внутр}}\) шара можно найти по формуле:

\[
E_{\text{внутр}} = E_{п} + \Delta Q = mgh + mc\Delta T
\]

Подставим значения, учитывая, что масса шара \(m = 5 \, \text{кг}\), ускорение свободного падения \(g \approx 9,8 \, \text{м/c}^2\), высота падения \(h\) неизвестна и изменение температуры \(\Delta T = 0,2°С\), а удельная теплоемкость стали \(c = 0,45 \, \text{Дж/(кг°С)}\):

\[
E_{\text{внутр}} = 5 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/c}^2 \times h + 5 \, \text{кг} \times 0,45 \, \text{Дж/(кг°С)} \times 0,2°С
\]

Выражение \(5 \, \text{кг} \times 9,8 \, \text{м/c}^2\) представляет собой вес шара, который можно заменить массой шара умноженной на ускорение свободного падения.

Теперь мы можем рассчитать значение изменения внутренней энергии \(E_{\text{внутр}}\). Пожалуйста, используйте калькулятор для выполнения всех математических операций. Однако, из-за отсутствия информации о высоте падения, мы не можем рассчитать конкретное численное значение. Вычислите результат, заменив \(h\) на нужное вам значение, и вы получите итоговое изменение внутренней энергии шара.