Какую массу воды можно нагреть до точки кипения, если сжечь 3 кг сухих дров и 90% тепла, выделяющегося при их сжигании
Какую массу воды можно нагреть до точки кипения, если сжечь 3 кг сухих дров и 90% тепла, выделяющегося при их сжигании, рассеивается в окружающую среду? Исходная температура воды составляет 10°С, а удельная теплота сгорания сухих дров равна 8.3 * 10^6 Дж/кг. Температура кипения воды при нормальных условиях.
23.07.2024 00:12
Тепловые процессы и теплообмен.
Инструкция:
Данная задача относится к тепловым процессам и теплообмену. Для решения задачи нам нужно знать удельную теплоту сгорания сухих дров и процент тепла, который расходуется на нагревание воды.
Удельная теплота сгорания - это количество тепла, которое выделяется при сгорании единицы вещества (1 кг в данном случае). В задаче указано, что удельная теплота сгорания сухих дров составляет 8.3 * 10^6 Дж/кг.
Также, нам дана масса сухих дров, которые сгорают - 3 кг, и процент тепла, который рассеивается в окружающую среду - 90%.
Для решения задачи мы можем воспользоваться формулой:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.
В данной задаче нам нужно найти массу воды, которую можно нагреть до точки кипения. Для этого мы можем использовать формулу:
Qводы = Qдров * η,
где Qводы - количество тепла, необходимое для нагревания воды, Qдров - количество тепла, выделяющееся при сжигании сухих дров, η - процент тепла, расходующийся на нагревание воды (в нашем случае - 10%).
Теперь мы можем подставить известные значения в формулу и решить ее, чтобы найти массу воды, которую можно нагреть до точки кипения.
Например:
Qдров = mдров * cдров,
Qводы = Qдров * η,
mводы = Qводы / cводы.
В нашем случае:
mдров = 3 кг,
cдров = 8.3 * 10^6 Дж/кг,
η = 0.1 (10%).
Тогда:
Qдров = 3 кг * 8.3 * 10^6 Дж/кг = 24.9 * 10^6 Дж,
Qводы = 24.9 * 10^6 Дж * 0.1 = 2.49 * 10^6 Дж,
cводы - предполагается, что удельная теплоемкость воды равна 4.18 * 10^3 Дж/(кг * °C) (обычное значение).
Теперь можно вычислить массу воды:
mводы = 2.49 * 10^6 Дж / (4.18 * 10^3 Дж/(кг * °C) * 100 °C) = 5.95 кг.
Ответ: Массу воды можно нагреть до точки кипения составит 5.95 кг.
Совет:
Для лучшего понимания тепловых процессов и теплообмена, рекомендуется изучить основные понятия, такие как удельная теплоемкость, теплота сгорания и законы сохранения энергии. Также полезно практиковаться в решении подобных задач, чтобы закрепить полученные знания.
Задача на проверку:
На сколько градусов изменится температура 2 кг воды, если ее нагреть, используя 1 кг сухих дров с удельной теплотой сгорания 7.5 * 10^6 Дж/кг? (Удельная теплоемкость воды - 4.18 * 10^3 Дж/(кг * °C)).