Тепловые процессы
Какой будет объем воды V в самоваре из Тулы, имеющем рекордный коэффициент полезного действия η=50%, если он закипает
Какой будет объем воды V в самоваре из Тулы, имеющем рекордный коэффициент полезного действия η=50%, если он закипает за 20 минут, потребляя 460 грамм древесного угля каждую минуту? Ответ выразите в литрах, округлив до целых. При этом начальная температура воды T1 равна 15°C. Удельная теплота сгорания древесного угля G равна 35 МДж/кг. Удельная теплоемкость воды C равна 4200 Дж/кг·°C, а плотность воды ρ равна 1000 кг/м^3.
23.12.2023 10:19
Написать свой ответ:
Описание:
Для решения этой задачи, нам необходимо использовать два основных принципа: закон сохранения энергии и закон сохранения массы.
1. Сначала найдем массу угля, которая будет использоваться за 20 минут:
Масса угля = Потребление угля в минуту * Время закипания = 460 г/мин * 20 мин = 9200 г
2. Затем найдем количество выделившейся энергии при сгорании этой массы угля:
Выделяющаяся энергия = Масса угля * Удельная теплота сгорания угля = 9200 г * 35 МДж/кг = 322 000 МДж
3. Теперь используем закон сохранения энергии для найти количество тепла, переданного воде:
Полученное тепло = Масса воды * Удельная теплоемкость воды * Изменение температуры
Изменение температуры = Кипение температура - Начальная температура = 100°C - 15°C = 85°C
Полученное тепло = Масса воды * 4200 Дж/кг·°C * 85°C
4. Теперь мы можем использовать коэффициент полезного действия, чтобы найти объем воды в литрах:
Полученное тепло * Коэффициент полезного действия = Масса воды * Удельная теплоемкость воды * Изменение температуры
Масса воды = (Полученное тепло * Коэффициент полезного действия) / (Удельная теплоемкость воды * Изменение температуры)
5. Наконец, найдем объем воды:
Объем воды = Масса воды / Плотность воды
Демонстрация:
В этой задаче, мы имеем:
Потребление угля в минуту = 460 г
Время закипания = 20 мин
Удельная теплота сгорания угля = 35 МДж/кг
Начальная температура воды = 15°C
Удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/кг·°C
Коэффициент полезного действия = 50%
Плотность воды = 1000 кг/м^3
Совет:
При работе с задачами, связанными с тепловыми процессами, важно помнить о законе сохранения энергии и законе сохранения массы. Также помните, что удельные значения используются для измерения энергии и тепла.
Упражнение:
Какой будет объем воздуха, нагретого от 25°C до 80°C при потреблении угля в минуту 350 г и времени закипания 10 минут? Используйте следующие значения:
- Удельная теплота сгорания угля: 30 МДж/кг
- Удельная теплоемкость воздуха: 1004 Дж/кг·°C
- Плотность воздуха: 1.184 кг/м^3