Сколько теплоты было выделено при трении железного метеорита о воздух во время его движения в земной атмосфере? Масса

Laska

43

Чтобы решить задачу, мы будем использовать следующие формулы:

1. Формула для вычисления теплоты, выделенной при трении: \(Q = mc\Delta T\), где
- \(Q\) - выделенная теплота (в джоулях),
- \(m\) - масса метеорита (в килограммах),
- \(c\) - удельная теплоемкость железа (в джоулях на килограмм на градус Цельсия),
- \(\Delta T\) - изменение температуры (в градусах Цельсия).

2. Формула для вычисления теплоты плавления: \(Q_{\text{плавления}} = m \cdot L\), где
- \(Q_{\text{плавления}}\) - теплота плавления (в джоулях),
- \(m\) - масса метеорита (в килограммах),
- \(L\) - удельная теплота плавления железа (в джоулях на килограмм).

3. Общая теплота: \(Q_{\text{общая}} = Q + Q_{\text{плавления}}\), где
- \(Q_{\text{общая}}\) - общая выделенная теплота (в джоулях),
- \(Q\) - выделенная теплота при трении (в джоулях),
- \(Q_{\text{плавления}}\) - теплота плавления (в джоулях).

Давайте вычислим каждый элемент по очереди.

1. Выделенная теплота при трении:
\[Q = mc\Delta T\]
Значение \(m\) равно 0.05 кг, \(c\) равно 460 Дж/(кг℃) и \(\Delta T\) равно разности начальной температуры и температуры плавления железа:
\(\Delta T = -215 - 1535\)
Рассчитаем это:
\(\Delta T = -1750℃\)
Теперь подставим все значения в формулу и посчитаем:
\[Q = 0.05 \cdot 460 \cdot (-1750) = -40250 \, \text{Дж}\]
Ответ: при трении железного метеорита о воздух во время его движения в земной атмосфере выделено 40250 Дж теплоты.

2. Теплота плавления:
\[Q_{\text{плавления}} = m \cdot L\]
Значение \(m\) равно 0.05 кг, а \(L\) равно \(2.7 \cdot 155\) Дж/кг:
\[Q_{\text{плавления}} = 0.05 \cdot (2.7 \cdot 155) = 20.925 \, \text{Дж}\]
Ответ: для плавления железного метеорита было использовано 20.925 Дж теплоты.

3. Общая теплота:
\[Q_{\text{общая}} = Q + Q_{\text{плавления}}\]
Подставляя значения, получаем:
\[Q_{\text{общая}} = -40250 + 20.925 = -40197.075 \, \text{Дж}\]
Ответ: общая выделенная теплота при трении и плавлении железного метеорита составляет 40197.075 Дж.

Можно провести проверку, что результат выдан в отрицательной форме, так как при движении и трении возникает выделение теплоты, а знак минус указывает, что теплота была выделена.