Сколько воды при температуре 20 градусов можно вскипятить, если сжечь 0,47 кг керосина, учитывая КПД горелки в 40%?

Тема занятия: Расчет количества воды, которое можно вскипятить при сжигании керосина

Описание: Для решения этой задачи нам понадобятся знания об энергии, специфической теплоемкости воды и КПД (коэффициент полезного действия) горелки.

Сначала мы должны вычислить количество теплоты, выделяемое при сжигании 0,47 кг керосина. Для этого мы используем следующую формулу:

Количество теплоты = масса керосина * теплота сгорания керосина

Теплота сгорания керосина - это количество теплоты, выделяемой при полном окислении единицы массы керосина. Обычно это значение принимается равным 43 МДж/кг.

Затем мы должны учесть КПД горелки. КПД - это отношение полезной работы (в нашем случае, количество теплоты, которое передается воде) к затраченной энергии (количество теплоты, выделяемое при сжигании керосина). КПД выражается в процентах. Для нашей задачи КПД горелки равен 40%.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, переданной воде:

Теплота, переданная воде = Количество теплоты сжигания * КПД горелки

Когда мы знаем количество теплоты, переданной воде, мы можем найти количество теплоты, которое нужно, чтобы вскипятить эту воду при определенной температуре. Для этого мы используем следующую формулу:

Количество теплоты = масса воды * специфическая теплоемкость воды * изменение температуры

Специфическая теплоемкость воды равна 4,184 Дж/(г*°C), а изменение температуры равно разности между температурой кипения и начальной температурой воды.

Используя все эти значения, мы можем рассчитать количество воды, которое можно вскипятить.

Тема урока: Тепловое расчеты

Пояснение: чтобы решить эту задачу, мы должны использовать физические законы, связанные с преобразованием энергии. Прежде всего, нам необходимо найти количество теплоты, выделяемое при сгорании 0,47 кг керосина. Мы знаем, что масса керосина равна 0,47 кг, а КПД горелки составляет 40%. КПД - это отношение полезной работы к затраченной энергии, так что доля энергии, которая превращается в теплоту, составляет 40%.

Сначала найдем полезную работу. Масса керосина можно выразить в граммах, умножив на 1000: 0,47 кг = 470 г. Затем умножим массу керосина на общую энергию сгорания 1 г керосина, которая составляет около 43,2 МДж (мегаджоуля). Таким образом, общая энергия от сгорания 0,47 кг керосина составляет 470 г * 43,2 МДж/г = 20,304 МДж.

Далее, чтобы найти количество теплоты (в Джоулях), мы умножим общую энергию, полученную от сгорания керосина, на КПД горелки, выраженный в виде десятичной доли: 20,304 МДж * 0,40 = 8,1216 МДж.

Следующим шагом мы используем имеющуюся информацию о теплоте парообразования воды. Для перехода 1 г воды из жидкого состояния в газообразное необходимо приложить 2,26 кДж (килоджоуля) теплоты. Таким образом, чтобы вскипятить 1 кг (1000 г) воды при 20 градусах, требуется 2,26 кДж/г * 1000 г = 2260 кДж.

Теперь мы можем рассчитать количество воды, которое можно вскипятить при сгорании 0,47 кг керосина:

8,1216 МДж = 8121,6 кДж (мегаджоули в килоджоули)
8121,6 кДж / 2260 кДж/г = 3,6 г.

Таким образом, можно вскипятить примерно 3,6 г воды при температуре 20 градусов с помощью сжигания 0,47 кг керосина при КПД горелки в 40%.

Совет: Если вы хотите лучше понять тепловые расчеты, рекомендую обратить внимание на законы сохранения энергии и первый начало термодинамики. Также полезно знать значения теплоты парообразования и теплоты сгорания различных веществ.

Закрепляющее упражнение: Сколько теплоты выделится при полном сгорании 1 кг пропана, учитывая его теплоту сгорания в 50,3 МДж/кг и КПД горелки в 45%?