Zadanie Zadanie 7.6.9: Topnienie lodu w wyniku upadku z wysokości

Punkty
2 pkt
Dział
Zjawiska cieplne · Przemiany fazowe
Trudność
Poziom trudności: łatwe
Topnienie lodu w wyniku upadku ze skalistego klifu z wysokości 340 m.

Treść zadania

Od ściany lodowca oderwała się bryła lodu o masie M=500 kgM = 500\,\text{kg} i temperaturze t0=0∘Ct_0 = 0^\circ\text{C}, po czym spadła swobodnie z klifu o wysokości h=340 mh = 340\,\text{m} na skaliste podłoże. Przyjmij przyspieszenie ziemskie g=9,81 ms2g = 9{,}81\,\frac{\text{m}}{\text{s}^2} oraz ciepło topnienia lodu Lt=334 kJkg=334 000 JkgL_t = 334\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}} = 334\,000\,\frac{\text{J}}{\text{kg}}. Załóż, że η=80%\eta = 80\% początkowej energii potencjalnej grawitacji bryły zostało podczas zderzenia przekształcone w energię wewnętrzną powodującą topnienie lodu. **a)** Oblicz początkową energię potencjalną grawitacji EpE_p spadającej bryły. **b)** Oblicz masę lodu mstopm_{\text{stop}}, która uległa stopieniu w wyniku uderzenia. **c)** Jaki procent całkowitej masy bryły zamienił się w wodę? Wyjaśnij, dlaczego stopieniu uległa tak niewielka część lodu pomimo upadku z dużej wysokości.

Odpowiedź i wynik końcowy

**a)** Ep≈1,67 MJE_p \approx 1{,}67\,\text{MJ} **b)** mstop≈4,0 kgm_{\text{stop}} \approx 4{,}0\,\text{kg} **c)** 0,80%0{,}80\%. Niewielki ułamek wynika z ogromnej wartości ciepła topnienia lodu (334 kJ/kg334\,\text{kJ/kg}).