Дано:
Длина капиллярной трубки l, радиус капилляра r, коэффициент поверхностного натяжения σ, угол смачивания θ, плотность воды ρ, ускорение свободного падения g.
Найти:
Количество тепла Q, выделившееся при поднятии жидкости по капилляру.
Решение с расчетом:
Пусть h - высота, на которую поднялась вода в капилляре.
Тогда работа, совершенная при поднятии воды на высоту h:
A = πr^2σcos(θ)h
Работа, совершенная за счет изменения потенциальной энергии:
A = mgh = πr^2hρgh
Из условия равновесия работ получаем:
πr^2σcos(θ)h = πr^2hρgh
Отсюда находим h:
h = σcos(θ) / (ρg)
Количество тепла, выделенное при подъеме воды на высоту h:
Q = ρVcΔT
где V = πr^2h - объем воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Ответ:
Количество тепла, выделенное при подъеме воды по капилляру:
Q = ρπr^2*(σcos(θ) / (ρg))cΔT