Тема . №23 МКТ и Термодинамика. Электродинамика (Расчетная задача)
.11 Тепловые явления
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №23 мкт и термодинамика. электродинамика (расчетная задача)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#17855

С какой скоростью капля воды должна налететь на такую же неподвижную каплю, чтобы в результате взаимодействия они испарилась? Начальная температура капель 40∘C  .

Показать ответ и решение

Сделаем рисунок и обозначим импульсы

PIC

Так как по оси OX  не действуют никакие внешние силы, то можем записать закон сохранения импульса для двух капель:

p⃗1 +p⃗2 = ⃗p

Здесь p1 = m1v1 = mv1  - импульс первой капли до соударения, p2 = m2v2 = 0  - импульс второй капли до соударения (капля покоилась v2 = 0  ), p= (m1 +m2 )v = 2mv  - импульс капель после соударения. По условию капли одинаковые, значит m1 = m2 = m  , при этом v1  - искомая скорость (скорость первой капли до соударения), v  - скорость капель после соударения.
Спроецируем закон сохранения импульса на ось OX  :

mv1 = 2mv

Откуда скорость после соударения:

    v1
v = 2-

Запишем закон сохранения энергии для столкновения. Начальная энергия состояла из кинетической энергии движущейся первой капли, эта энергия перейдет в кинетическую энергию капель после соударения, а также пойдет на нагрев и испарение воды. Q= c2m ΔT  - теплота которая идет на нагрев капель, c = 4200  Дж/(кг⋅ К) - удельная теплоемкость воды, ΔT = 100− 40= 60∘C  - то на сколько надо нагреть капли, чтобы довести до температуры кипения. Q1 = L2m  - теплота требуемая для испарения двух капель воды,          6
L =2,3⋅10  Дж/кг - удельная теплота парообразования воды.   2
mv1-
 2  - кинетическая энергия налетающей капли,     2
2mv--
  2  - кинетическая энергия капель после соударения.
Закон сохранения энергии:

mv2   2mv2
-21-= --2--+Q + Q1

  2      2
mv1-= 2mv--+c2m ΔT + L2m
 2      2

v21  2v2
2 =  2  +2cΔT + 2L

v21   v21
-2 = 4-+ 2cΔT + 2L

v2
14-= 2cΔT  +2L

v1 =∘8-(cΔT-+L-)

v1 = 4,52 км/с
Ответ: 4,52
Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записан закон сохранения импульса (сначала векторно, после спроецирован на горизонтальную ось). Записан закон сохранения энергии.)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в КИМы) (описаны все вводимые обозначения для масс, импульсов, скоростей, изменения температуры. Удельная теплоемкость воды и удельная теплота парообразования должны быть названы и описаны отдельно от формул, в которых они используются. Теплоты в законе сохранения энергии надо описать (теплоту при нагреве и парообразовании, кинетическую энергию налетающей капли и кинетическую энергию капель после соударения))

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями.)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!