Поезд массой 100 тонн двигается со скоростью 75 км\ч. Сколько воды

mп = 100 т = 100000 кг.

V0 = 75 км/ч = 20,8 м/с.

V = 0 м/с.

k = 0,5.

t1 = 20 С. 

t2 = 100 С.

C = 4200 Дж/кг *С.

= 2,3 *0⁶ Дж\кг.

mв - ?

Количество тепловой энергии Q нужное для нагревания воды до температуры кипения и испарение выразим формулой: Q = C *mв *(t2 - t1) +  *mв = (C *(t2 - t1) + ) *mв.

При торможении кинетическая энергия движения поезда превращается во внутреннюю: U = Ек.

Ек = Ек0 - Ек = mп *V0²/2 - mп *V²/2 = mп *V0²/2.

Так как Q = k *U.

(C *(t2 - t1) + ) *mв = k *mп *V0²/2.

mв = k *mп *V0²/2 *(C *(t2 - t1) + ).

mв = 0,5 *100000 кг *(20,8 м/с)²/2 *(4200 Дж/кг *С *(100 С - 20 С) + 2,3 *0⁶ Дж\кг) = 4,1 кг.

Ответ: mв = 4,1 кг.