1 Какой объем воды можно нагреть до кипения в печи с КПД 20%, при сжигании 0.5 кг каменного угля? Изначальная

Тема: Тепловые процессы

Объяснение:
1. Для решения данной задачи, нам необходимо учитывать КПД (Коэффициент полезного действия) печи. КПД показывает, какая часть энергии из всей поданной источнику энергии (в данном случае, сжигание каменного угля) будет использована для нагрева воды.
Тепловая энергия, полученная в результате сжигания каменного угля, представляется формулой: Q = m * C * ΔT, где Q - тепловая энергия, m - масса вещества, С - удельная теплоёмкость вещества, ΔT - изменение температуры.

2. Начнем с расчета тепловой энергии, полученной от сжигания каменного угля.
Масса каменного угля = 0.5 кг, углерод имеет удельную теплоемкость C = 0.24 кДж/(кг⋅°C), и в данной задаче ΔТ = 100°C (при нагревании воды до кипения).
Q = 0.5 кг * 0.24 кДж/(кг⋅°C) * 100°C = 12 кДж.

3. Теперь рассчитаем количество теплоты, переданное воде и найдем объем воды.
КПД печи = 20% = 0.2.
Количество теплоты, переданное воде (Q_воды) равно КПД печи * Q.
Q_воды = 0.2 * 12 кДж = 2.4 кДж.

Зная, что Q_воды = m_воды * C_воды * ΔT_воды, где m_воды - масса воды, C_воды - удельная теплоемкость воды, а ΔT_воды - изменение температуры воды, и начальная температура воды составляет 20°C, ΔT_воды = 100°C, C_воды = 4.18 кДж/(кг·°C) (удельная теплоёмкость воды), можем найти массу воды (m_воды) через уравнение:
2.4 кДж = m_воды * 4.18 кДж/(кг·°C) * 100°C.

Получаем m_воды = 0.0577 кг.

Исходя из плотности воды и ее массы, можем найти объем воды:
плотность воды = 1000 кг/м^3.
V_воды = m_воды / плотность = 0.0577 кг / 1000 кг/м^3 = 0.0577 м^3.

Ответ: Можно нагреть до кипения 0.0577 м^3 воды.

Дополнительный материал:
Задача: Какой объем воды можно нагреть до кипения, если КПД печи составляет 25% и мы сжигаем 1 кг каменного угля, начальная температура воды 19°C?
Ответ: Можно нагреть до кипения 0.0625 м^3 воды.

Совет:
Для лучшего понимания тепловых процессов важно знать удельную теплоемкость различных материалов и понимать, как она влияет на передачу теплоты. Практикуйтесь в решении различных тепловых задач, чтобы закрепить полученные знания и навыки.

Задание:
Какой объем воды можно нагреть до кипения в печи с КПД 15%, при сжигании 0.7 кг дров? Начальная температура воды составляет 22°C. Ответ округлите до 2 десятичных знаков.