ID: 00015138
Железный метеорит массой 1,5 кг упал в холодное северное море, температура воды в котором равна 0 °C. Перед попаданием в воду метеорит двигался со скоростью 3 км/с и был разогрет до температуры 1200 °C. Какое количество теплоты выделилось при торможении и остывании метеорита в воде?
Ответ дайте в килоджоулях.
Источник: ФИПИ
В воде выделится теплота из двух источников. Во-первых, метеорит резко тормозит — вся его кинетическая энергия переходит в тепло: $E_к=\dfrac{mv^2}{2}$. Во-вторых, горячий метеорит остывает с 1200 °C до 0 °C и отдаёт теплоту $Q_{ост}=cm\Delta t$. Складываем оба вклада.
Скорость переведём в СИ: $v=3$ км/с $=3000$ м/с.
$E_к=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{1{,}5\cdot 3000^2}{2}=\dfrac{1{,}5\cdot 9\cdot 10^{6}}{2}=6{,}75\cdot 10^{6}$ Дж.
Удельная теплоёмкость железа $c=460$ Дж/(кг·°C), остывание на $\Delta t=1200$ °C:
$Q_{ост}=cm\Delta t=460\cdot 1{,}5\cdot 1200=828000=0{,}828\cdot 10^{6}$ Дж.
$Q=E_к+Q_{ост}=6{,}75\cdot 10^{6}+0{,}828\cdot 10^{6}=7{,}578\cdot 10^{6}$ Дж $=7578$ кДж.