Теплопроводность
Сколько дров нужно сжечь, чтобы вскипятить воду в бронзовом котле массой 0,3 кг, в котором уже налито 20 л воды
Сколько дров нужно сжечь, чтобы вскипятить воду в бронзовом котле массой 0,3 кг, в котором уже налито 20 л воды при температуре 23℃? Удельная теплота сгорания сухих сосновых дров составляет 10,2 МДж/кг. Пожалуйста, округлите ответ до целых чисел. Предоставьте полное решение с известными данными.
20.12.2023 00:41
Написать свой ответ:
Пояснение: Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать законы теплопроводности. Удельная теплота сгорания сухих сосновых дров будет использоваться для расчета общего количества энергии, которое может выделиться при сжигании определенного количества дров. Эта энергия потом будет использоваться для вскипячивания воды в котле. Мы также должны учесть массу котла и количество воды в нем для расчета необходимого количества дров.
Шаг 1: Рассчитаем количество теплоты, которое требуется для вскипячивания воды в котле. Для этого воспользуемся формулой:
Q = mcΔT,
где Q - количество теплоты, м - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
Первым делом нужно вычислить массу воды в котле:
масса воды = плотность * объем воды.
Объем воды равен 20 литрам (20 * 10^-3 м^3), плотность воды при 23 градусах составляет 997 кг/м^3:
масса воды = 997 кг/м^3 * 20 * 10^-3 м^3 = 19,94 кг.
Теперь можем рассчитать количество теплоты:
Q = (19,94 кг + 0,3 кг) * 4,186 кДж/кг*°C * (100 °C - 23 °C) = 4,186 * 76,94 * 20,3 = 63349,61 кДж.
Шаг 2: Теперь найдем количество сухих сосновых дров, которое необходимо сжечь, чтобы получить такое количество теплоты. Для этого разделим общую теплоту на удельную теплоту сгорания дров:
количество дров = общая теплота / удельная теплота сгорания.
Общая теплота равна 63349,61 кДж, а удельная теплота сгорания сухих сосновых дров - 10,2 МДж/кг (или 10200 кДж/кг):
количество дров = 63349,61 кДж / 10200 кДж/кг ≈ 6,212 кг.
Ответ: Для вскипячивания воды в бронзовом котле потребуется сжечь примерно 6,212 кг сухих сосновых дров.
Совет: Для лучшего понимания теплопроводности и расчетов теплоты, рекомендуется изучить элементарные понятия физики, такие как масса, плотность, удельная теплоемкость и удельная теплота сгорания.
Задача для проверки: Сколько дров нужно сжечь для вскипятчивания 5 литров воды в алюминиевом котле массой 0,5 кг, при температуре 28 ℃? Дано: удельная теплота сгорания сухих дубовых дров - 12,5 МДж/кг. Ответ округлите до целых чисел.