Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Сравните затраты на расплавление площади S = 100 м² слоя слежавшегося

Условие

| Зима в этом году оказалась необыкновенно снежной, с частыми сильными снегопадами и редкими оттепелями. На фотографиях видны торцы пластов снега на крышах в конце февраля 2021 г. По этим фотографиям можно идентифицировать процессы, влияющие на изменение толщины слоя снега с течением времени. В интернете также можно найти неполные данные о высоте снежного покрова h в Москве и о его приросте Δh\Delta h на разные календарные даты (см. таблицу). Постройте приблизительно график зависимости высоты h снежного покрова в Москве от времени t (в днях) за три месяца зимы — декабрь, январь и февраль 2020/21 года, и объясните ход этого графика. Объяснения должны базироваться на физических процессах, происходящих в снегу после его выпадения под действием вышележащих слоев, оттепелей и дождей. Используя построенный график, оцените среднюю скорость роста толщины снежного покрова за зиму.

Рисунок к задаче

ДатаΔh,\Delta h, смh, смПримечание
01.12.200После теплых дней в ноябре
06.12.2013После обильного снегопада
15.12.206
17.12.2010Сильный снегопад, потом оттепель
25.12.20Подошел циклон «Грета»
26.12.2016После снегопада
31.12.2010Оттепель до 04.01.21
14.01.2130После нескольких небольших снегопадов
16.01.211040Один мощный снегопад
23−29.0116Оттепель
31.01.2138После сильного снегопада
04.02.2110
10.02.2133
12−14.0260Рекордный снегопад
24−25.0210Сильный снегопад
27.02.21−10После оттепели с дождем

Чтобы крыша дома не рухнула под тяжестью снега, можно, например, расплавить его горячей водой или с помощью электронагревателей. Сравните затраты на расплавление площади S = 100 м² слоя слежавшегося снега толщиной h_с = 70 см, находящегося при температуре T_с = -10 °C и имеющего плотность ρ=400кг/м3\rho=400кг/м^{3} , этими двумя способами. Горячая вода из-под крана имеет температуру T_в = +60 °C и стоит сейчас 205,15 руб./м³, а электроэнергия — 5,66 руб./(кВт · час).

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Построим график зависимости h(t). Из фотографий и из таблицы следует, что слои снега наращивались в течение всех трех месяцев зимы, причем в декабре снега выпало не очень много, и он подтаивал и сжимался под весом следующих порций. Незадолго до Нового года был снегопад и потом оттепель, и это видно по прослойке льда в нижней части фотографий. В январе было два сильных снегопада, сменявшихся сильными оттепелями, когда слой выпавшего снега быстро уплотнялся, но на него снова падал снег, и потом таял, и осадков было выше нормы. На второй фотографии хорошо видна ледяная прослойка, образовавшаяся в конце января из-за дождя. В феврале (12−14.02) был почти рекордный снегопад, когда выпало около 60 см снега, потом еще один сильный снегопад, а затем — резкая оттепель, и много снега растаяло. На графике h(t) изображен приблизительный ход изменения толщины слоя снега в Москве за зиму 2020/21 г. Видно, что средняя скорость прироста высоты снежного покрова за зиму составляет около 10 см/день. [рисунок]

Осталось ещё 2 шага

  1. Оценим затраты на расплавление слоя снега…

  2. 1 кВт · час = 1000 Вт · 3600 с = 3,6 ·…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ — квантовая физика, качественная задача»