F=k*q^2/R^2
q=sqrt(F*R^2/k)=sqrt(9*10^-5*10^-2/9*10^9)=10^-8 Кл
Q1=1.5*4200*20=126 000 Дж (остывание до 0)
Q2=1*2100*10=21 000 Дж (нагревание льда до 0С)
Q3=1*330000=330 000 ДЖ (плавление всего льда)
330000+21000=351 000 Дж>126 000 Дж растает не весь лед и Т=0
По формуле КПД=Qп / Qз. ( КПД=0,6, Qп - полезное количество теплоты ( на нагревание воды) , Qз - затраченное количество теплоты ( выделившееся при сгорании угля)) .
Qп=c*m1*dt . ( c - удельная теплоемкость воды=4200Дж/кг*град, m1 -масса воды=3000кг, dt (дельта t ) -изменение температуры ).
Qз =q*m2. ( q -удельная теплота сгорания топлива ( угля) =2,7*10^7Дж/кг, m2 - масса угля=40кг ). подставим
КПД=c*m1*dt / q*m2. выразим изменение температуры.
dt=КПД*q*m2 / c*m1.
dt=0,6*2,7*10^7*40 / 4200*3000=51град.
так как dt=t2 - t1. ( t2 - конечная температура, t1 -начальная температура=10град) выразим t2.
t2=t1 + dt .
t2=10 +51=61град.
Здесь можно подойти к решению задачи с 2х сторон. Можно рассчитать плотность данной детали и сравнить с табличной плотностью. Если полученная плотность окажется меньше табличной, то в детали есть пустоты. Решаем:
ρ=m/V
ρ= 150 кг/0,025 м³=6000кг/м³ Ответ: есть пустоты, тк. полученная плотность меньше табличной ρ=7800кг/м³.
Второй подход: посчитать массу отливки с табличной плотностью и заданным объёмом. Если полученная масса будет больше заданной, то в детали есть пустоты. Решаем:
m=ρV
m=7800кг/м³*0,025м³=195 кг. Т.к. 195кг>150кг, делаем вывод, что есть пустоты.