сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 1000
i

Твёрдую дву­окись уг­ле­ро­да на­зы­ва­ют сухим льдом, по­то­му что он пре­вра­ща­ет­ся в газ, минуя жид­кое со­сто­я­ние. В любом месте с еди­ни­цы по­верх­но­сти су­хо­го льда ис­па­ря­ет­ся за еди­ни­цу вре­ме­ни одна и та же масса q уг­ле­кис­ло­го газа CO2. Кубик су­хо­го льда со сто­ро­ной L, под­ве­шен­ный на нити, пол­но­стью ис­па­ря­ет­ся за время to  =  45 минут. Через сколь­ко минут ис­па­рит­ся под­ве­шен­ный на нити ци­линдр ра­ди­у­са R  =  3L и вы­со­ты H  =  4L?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Рас­смот­рим малый уча­сток по­верх­но­сти пло­ща­ди S. За малое время dt с него ис­па­рит­ся масса dm  =  qSdt. Пусть тол­щи­на ис­па­рив­ше­го­ся слоя dh, тогда объем ис­па­рив­ше­го­ся льда dV=Sdh= дробь: чис­ли­тель: dm, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби , где \rho  — плот­ность су­хо­го льда. От­сю­да  дробь: чис­ли­тель: qSdt, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби =Sdh и тогда  дробь: чис­ли­тель: dh, зна­ме­на­тель: dt конец дроби = дробь: чис­ли­тель: q, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби , то есть гра­ни­ца льда дви­жет­ся с по­сто­ян­ной ско­ро­стью u= дробь: чис­ли­тель: q, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби по пер­пен­ди­ку­ля­ру к по­верх­но­сти. Из-за этого грани ку­би­ка при­бли­жа­ют­ся к его цен­тру со ско­ро­стью u, а кубик пол­но­стью ис­па­рит­ся за время t_0= дробь: чис­ли­тель: L, зна­ме­на­тель: 2u конец дроби .

Что про­изойдёт с ци­лин­дром? Его торцы при­бли­жа­ют­ся к цен­тру со ско­ро­стью u и ра­ди­ус со­кра­ща­ет­ся с той же ско­ро­стью. Ра­ди­ус дошёл бы до нуля за время  дробь: чис­ли­тель: R, зна­ме­на­тель: u конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 3L, зна­ме­на­тель: u конец дроби , о вы­со­та ци­лин­дра дойдёт до нуля рань­ше за время t= дробь: чис­ли­тель: H, зна­ме­на­тель: 2u конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2L, зна­ме­на­тель: u конец дроби . За время в чет­ве­ро боль­ше t0, то есть t  =  180 минут.

 

Ответ: 180 минут.

Классификатор: МКТ и тер­мо­ди­на­ми­ка. Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды