РУҚА
21

Решение: Нагревание воды при падении

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИ560267Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Какая часть энергии падающей воды идёт на её нагревание, если температура воды у основания водопада превышает температуру воды у его вершины на $0{,}2\ ^\circ\mathrm{C}$? Высота водопада составляет $100\ \mathrm{м}$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Пусть масса падающей воды равна $m$. Потенциальная энергия воды на вершине водопада равна:

$$E = mgh$$
2

На нагревание воды пошло количество теплоты:

$$Q = cm\Delta T$$
3

Искомая часть энергии — это отношение количества теплоты к потенциальной энергии. Масса воды сокращается:

$$\eta = \frac{Q}{E} = \frac{cm\Delta T}{mgh} = \frac{c\Delta T}{gh}$$
4

Подставим значения $c = 4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}$, $\Delta T = 0{,}2\ ^\circ\mathrm{C}$, $g = 10\ \mathrm{Н/кг}$ и $h = 100\ \mathrm{м}$:

$$\eta = \frac{4200 \cdot 0{,}2}{10 \cdot 100} = \frac{840}{1000} = 0{,}84$$

В процентах это составляет $84\%$ энергии падающей воды.

$$\eta = 0{,}84 = 84\%$$
Ответ

На нагревание воды идёт $0{,}84$, или $84\%$, энергии падающей воды.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывают, что масса воды сокращается в отношении $Q/E$.

Используют высоту водопада без умножения на ускорение свободного падения.

Путают долю энергии с процентами и записывают $0{,}84\%$ вместо $84\%$.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 138 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 139 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.