Лёд в закрытом стакане
В цилиндрический стакан объёмом \(V = 200\) мл и сечением \(S = 20\) см\(^2\), стоящий на столе при комнатной температуре \(T_\text{к} = 20\,^\circ\)С, положили кусок льда массой \(m = 100\) г, находящийся при температуре \(T_0 = 20\,^\circ\)С, и накрыли стакан плотно прилегающей крышкой. Оцените силу, которая потребуется, чтобы оторвать крышку от стакана сразу после того, как лёд растает. Считайте, что теплота поступает в стакан только снизу, крышку отрывают сразу по всему периметру, атмосферное давление \(p_\text{а} = 10^5\) Па, плотность льда \(\rho_\text{л} = 900\) кг/м\(^3\), плотность воды \(\rho_\text{в} = 1000\) кг/м\(^3\).
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаВоздух в закрытом стакане занимает меньший объём после плавления льда; применяйте уравнение состояния к воздуху, учтя изменение его объёма при плавлении льда.
▶ОтветСкрыть: ответ
ОтветСила, которая потребуется, чтобы оторвать крышку от стакана сразу после того, как лёд растает, примерно равна \(F = p_\text{а}S\left(1 - \dfrac{\rho_\text{в}T_0(\rho_\text{л}V - m)}{\rho_\text{л}T_\text{к}(\rho_\text{в}V - m)}\right) \approx 32\) Н.
Похожие задачи
- Задача 5.5.4 Савченко, №5.5.4
- Задача 5.5.10 Савченко, №5.5.10
- Нагнетательный насос Савченко, №5.5.11
- Откачивающий насос Савченко, №5.5.12
- Задача 5.5.15 Савченко, №5.5.15
- Поршень между горячим и холодным Савченко, №5.5.17