Скільки газу буде витрачено на нагрівання 4 літрів води і каструлі масою 2 кг до кипіння, якщо на нагрівнику з ККД 40%?

Тема: Тепловое расширение вещества

Объяснение:

Для решения этой задачи необходимо применить принцип сохранения энергии. Вначале рассчитаем количество тепла, которое необходимо передать воде и кастрюле, чтобы нагреть их до кипения. Для этого воспользуемся формулой:
𝑄 = 𝑚 * 𝐶 * Δ𝑇,

где 𝑄 - количество переданной теплоты, 𝑚 - масса вещества, 𝐶 - удельная теплоемкость вещества, Δ𝑇 - изменение температуры.

Сначала рассчитаем количество тепла для нагревания воды:
𝑄_вода = 𝑚_вода * 𝐶_воды * Δ𝑇_воды.

Масса воды равна 4 литрам, а удельная теплоемкость воды составляет 4.18 Дж/г°C. Так как нагрев происходит от комнатной температуры до температуры кипения, изменение температуры (Δ𝑇_воды) равно (100 - 20) = 80°C.

Теперь рассчитаем количество тепла для нагревания кастрюли:
𝑄_кастрюля = 𝑚_кастрюля * 𝐶_железа * Δ𝑇_кастрюля.

Масса кастрюли составляет 2 кг, удельная теплоемкость железа составляет 0.45 Дж/г°C, а изменение температуры (Δ𝑇_кастрюля) также равно (100 - 20) = 80°C.

Теперь рассчитаем общее количество тепла, которое необходимо передать воде и кастрюле:
𝑄_общее = 𝑄_вода + 𝑄_кастрюля.

Наконец, рассчитаем количество газа, которое будет расходоваться при передаче этого количества теплоты. Для этого воспользуемся формулой:

𝑄_общее = 𝑄_газа * ККД,

где ККД - коэффициент полезного действия или КПД нагревателя.

Решая уравнение относительно 𝑄_газа, найдем необходимое количество газа, которое будет расходоваться на нагревание в заданном диапазоне.

Пример использования:

У нас есть 4 литра воды и кастрюля массой 2 кг. Коэффициент полезного действия нагревателя составляет 40%. Сколько газа будет использовано для нагревания до кипения?

Совет:

Для решения таких задач необходимо правильно применять уравнения сохранения энергии. Всегда внимательно читайте условие задачи и не забывайте учитывать все необходимые данные, такие как масса вещества и удельная теплоемкость. Если у вас возникают сомнения, не стесняйтесь использовать дополнительные формулы, которые могут помочь в расчетах.

Упражнение:

Сколько газа будет использовано, если масса воды составляет 2 литра, а масса кастрюли - 1.5 кг? Коэффициент полезного действия нагревателя составляет 60%. Удельная теплоемкость воды - 4.18 Дж/г°C, удельная теплоемкость кастрюли - 0.45 Дж/г°C.