21

Решение: Нагревание воды при падении

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИ86AE83Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Чему была равна температура воды у вершины водопада, если у его основания она равна 20 °C? Высота водопада составляет 100 м. Считать, что 84% энергии падающей воды идёт на её нагревание.

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

При падении вода теряет потенциальную энергию. 84% этой энергии идёт на нагревание воды:

$$Q = 0{,}84mgh$$
2

Количество теплоты, полученное водой при нагревании, равно:

$$Q = cm\Delta T$$
3

Приравняем выражения для количества теплоты и сократим массу воды:

$$0{,}84mgh = cm\Delta T,\qquad \Delta T = \dfrac{0{,}84gh}{c}$$
4

Подставим значения $g = 9{,}8\ \text{Н/кг}$, $h = 100\ \text{м}$ и $c = 4200\ \text{Дж/(кг·°C)}$:

$$\Delta T = \dfrac{0{,}84 \cdot 9{,}8 \cdot 100}{4200} = 0{,}196\ ^\circ\text{C}$$

У основания вода горячее, чем у вершины, поэтому температуру у вершины найдём вычитанием:

$$t_{\text{верш}} = 20 - 0{,}196 \approx 19{,}8\ ^\circ\text{C}$$
Ответ

Температура воды у вершины водопада была примерно 19,8 °C.

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

Где здесь ошибаются

Считают, что вся потенциальная энергия превращается в тепло, и не учитывают КПД 84%.

Прибавляют повышение температуры к температуре у основания вместо вычитания.

Не сокращают или неверно учитывают массу воды.

Используют значение удельной теплоёмкости воды без единиц измерения.

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.