Заметь, что в опыте с вращением вода нагрелась на сумму энергии от трения и от теплообмена с воздухом; в опыте без вращения фиксируется только теплообмен с воздухом. Сделай рисунок времён и температур, чтобы увидеть, какие величины сравниваются.

Запиши уравнение теплового баланса для каждого опыта: полное изменение теплоты равно выделенной от трения плюс тепло, переданное от воздуха. Предположи, что теплообмен пропорционален разности температур воздуха и средней температуры воды.

1. Запиши для опыта с вращением: , и для опыта без вращения: .
2. Вырази коэффициент теплопередачи через и измеренные величины из второго опыта, используя пропорциональность .
3. Подставь найденный в уравнение для первого опыта, чтобы исключить и получить уравнение на .
4. Выразите искомую величину (нагрев при отсутствии теплообмена) из полученной системы.

Подумай, что утверждает Джоуль: кинетическая энергия тела при данной скорости равна потенциальной энергии при подъёме на указанную высоту. Составь соотнесение между этими энергиями.

Применяй закон сохранения механической энергии в виде равенства потенциальной и кинетической энергий, чтобы связать , скорость и высоту (общий вид уравнения энергии).

1. Запиши равенство потенциальной и кинетической энергий для данной скорости и высоты.
2. Подставь в это равенство размеры в одних единицах (переведи дюймы в метры при необходимости).
3. Разреши это уравнение относительно .
4. Выразите из полученного уравнения.

Учти, что из-за трения часть потенциальной энергии не идёт на нагревание воды: это эквивалент уменьшения движущей силы грузов на величину дополнительного перегруза. Отрази это в массе.

Запиши, что работа тяжести, ушедшая на нагрев, равна эффективной массе (общая минус перегруз) умноженной на и пройденную высоту; используй ранее найденное значение .

1. Переведи массы в килограммы и высоту в метры, подготовь все величины в одних единицах.
2. Возьми эффективную массу и перемножь на и на суммарную высоту опускания, чтобы получить энергию в джоулях.
3. Проверь единицы и учти, что всё опускание дано одной суммарной высотой, поэтому использовать её целиком.
4. Выразите энергию опускающихся грузов, пошедшую на нагрев бака, из полученной формы.