На сколько градусов температура воды у основания водопада высотой 10 м больше, чем у вершины? Считать, что вся механическая энергия идёт на нагревание воды
от

1 Ответ

Дано:  
высота водопада h = 10 м  
плотность воды ρ ≈ 1000 кг/м³  
удельная теплоёмкость воды c ≈ 4186 Дж/(кг·°C)  
g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения)

Найти: изменение температуры воды ΔT.

Решение:

1. Рассчитаем потенциальную энергию воды на высоте h. Потенциальная энергия E потенциальная вычисляется по формуле:

E потенциальная = m * g * h

где m - масса воды. Поскольку мы рассматриваем изменение температуры, можно взять массу воды равной 1 кг для удобства расчета.

2. Подставляем известные значения:

E потенциальная = 1 кг * 9,81 м/с² * 10 м  
E потенциальная = 98,1 Дж

3. Вся потенциальная энергия при падении будет превращаться в теплоту, которая используется для нагревания воды. Количество теплоты Q, необходимое для повышения температуры воды, рассчитывается по формуле:

Q = m * c * ΔT

4. Поскольку мы взяли массу воды равной 1 кг, у нас будет:

Q = 1 кг * 4186 Дж/(кг·°C) * ΔT

5. Приравниваем количество теплоты к потенциальной энергии:

98,1 Дж = 1 кг * 4186 Дж/(кг·°C) * ΔT

6. Выразим ΔT:

ΔT = 98,1 Дж / (1 кг * 4186 Дж/(кг·°C))  
ΔT = 98,1 / 4186  
ΔT ≈ 0,0234 °C

Ответ: Температура воды у основания водопада на примерно 0,0234 °C выше, чем у вершины.
от