Для решения этой задачи сначала определим, сколько энергии выделяется автомобилем за время буксования. Мощность ( P ) автомобиля составляет 12 киловатт, что равно 12000 ватт (так как 1 киловатт = 1000 ватт). Буксование длится 1 минуту 6 секунд, что равно 66 секундам.
Энергия ( Q ), выделяемая автомобилем, вычисляется по формуле:
[ Q = P \times t, ]
где ( P ) — мощность, а ( t ) — время. Подставим значения:
[ Q = 12000 \, \text{Вт} \times 66 \, \text{с} = 792000 \, \text{Дж}. ]
Теперь определим, сколько снега растает. Энергия, выделенная автомобилем, идет на нагревание снега до 0 градусов Цельсия и его плавление. Пусть масса растаявшего снега равна ( m ).
- Энергия, необходимая для нагрева снега от -10°C до 0°C, рассчитывается по формуле:
[ Q_1 = m \times c \times \Delta T, ]
где ( c = 2100 \, \text{Дж/кг°C} ) — удельная теплоёмкость снега, а ( \Delta T = 10 \, \text{°C} ) — изменение температуры.
[ Q_1 = m \times 2100 \times 10 = 21000m \, \text{Дж}. ]
- Энергия, необходимая для плавления снега, рассчитывается по формуле:
[ Q_2 = m \times \lambda, ]
где ( \lambda = 330000 \, \text{Дж/кг} ) — удельная теплота плавления снега.
[ Q_2 = m \times 330000 \, \text{Дж}. ]
Суммарная энергия, необходимая для нагревания и плавления снега:
[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 21000m + 330000m = 351000m \, \text{Дж}. ]
Приравняем эту энергию к выделенной автомобилем:
[ 351000m = 792000. ]
Решим это уравнение относительно ( m ):
[ m = \frac{792000}{351000} \approx 2.256 \, \text{кг}. ]
Таким образом, при буксовании автомобиля растает примерно 2.256 кг снега.