Дано: L = 100 см; рₐ = 75 см рт. ст.; T = const
Найти: h - ?
Решение. Пусть площадь поперечного сечения трубки равна S.
После того, как трубку заткнули, в трубке осталось Vₐ = (L/2)S воздуха с давлением pₐ.
После того, как трубку вынули из ртути, объём воздуха внутри трубки изменился и стал равен V = (L - h)S. Предполагая процесс изотермическим, а газ идеальным, получаем pV = const и p = pₐ × Vₐ/V = pₐ × L/(2L - 2h) = pₐ × L/2(L - h)
Давление столба ртути и давление воздуха внутри трубки должны компенсировать атмосферное давление. Если p = pₐ + ρgh (ρgh - плотность ртути), то можно записать уравнение
pₐ × L/2(L - h) + h = pₐ
2h² + pₐL - 2pₐh - 2Lh = 0
2h² + 7500 - 150x - 200h = 0
h² - 175h + 3750 = 0
D = (-175)² - 4 × 1 × 3750 = 30625 - 15000 = 15625
x₁ = 25 см
х₂ = 150 см > L (не удов. смыслу задачи).
ответ: h = 25 см.
Сначала интуитивно понятное:
1. Чем больше масса тела, тем больше тепла требуется, что бы нагреть его на 1 градус.
2. Чем больше разность температур в начале и конце процесса, тем больше тепла для этого нужно.
(Естественно, если идет остывание, то надо говорить о выделившемся тепле).
А теперь не столь очевидное:
Для того, что бы изменить температуру тела на один градус при одной и той же массе для различных веществ требуется разное количество вещества. Поэтому ввели физическую величину, называющуюся удельной теплоемкостью, и показывающую зависимость изменения количества тепла от рода вещества.
Удельная теплоемкость - это количество тепла, необходимого для нагрева тела массой 1 кг на 1 градус. Обозначается с.
Теперь сложив все это воедино получим формулу
Q = cm(t2-t1), где Q - количество тепла, необходимое для нагрева (или выделившееся при остывании) тела массой m на t2-t1 градус.
