Задачи › Теплопроводность, закон охлаждения Ньютона

Похолодание

  1. Похолодание

    «Туймаада» 1995/96, 11 кл.
    4/10

    При температуре на улице \(t_1 = -5{}^\circ\text{C}\) комнатный термометр показывает \(T_1 = 25{}^\circ\text{C}\). Какая температура \(T_2\) будет в доме, если наступит похолодание до \(t_2 = -30{}^\circ\text{C}\)? Все прочие условия, включая температуру батарей отопления \(\tau = 70{}^\circ\text{C}\), считайте одинаковыми в обоих случаях.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(T_2 = \tau - \dfrac{\tau - T_1}{\tau - t_1}\cdot(\tau - t_2) = 10{}^\circ\text{C}\).

    Решение

    Пусть \(T\) и \(t\) — текущие температуры в доме и на улице соответственно, тогда мощности потоков тепла от батарей в комнату и из дома на улицу составляют \[P = \alpha(\tau - T) \qquad\text{и}\qquad N = \beta(T - t),\] где \(\alpha\) и \(\beta\) — некоторые константы. В установившемся режиме эти мощности равны между собой, поэтому для первого и второго случаев можно записать соответственно \[\alpha(\tau - T_1) = \beta(T_1 - t_1) \qquad\text{и}\qquad \alpha(\tau - T_2) = \beta(T_2 - t_2),\] откуда \[T_2 = \tau - \frac{\tau - T_1}{\tau - t_1}\cdot(\tau - t_2) = 10{}^\circ\text{C}.\]

    Примечание. Видно, что комнатные температуры \(T_1\) и \(T_2\) сильно различаются, что нежелательно с точки зрения обеспечения комфорта для жильцов, поэтому температуру батарей обычно корректируют по погоде на основании приведённых рассуждений и формул.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи