Сколько времени потребуется, чтобы 2 литра воды с температурой 31°С закипели в нагревателе, потребляющем 4 г керосина

Предмет вопроса: Расчет времени закипания воды в нагревателе

Пояснение: Для решения данной задачи нам понадобится знать удельную теплоту сгорания керосина и КПД нагревателя. Удельная теплота сгорания керосина равна 46 МДж/кг, что означает, что 1 кг керосина выделяет 46 МДж теплоты при сгорании. Но нам дано, что нагреватель потребляет 4 г керосина в минуту. Теперь мы можем вычислить тепловую мощность нагревателя:

Тепловая мощность = количество сгорающего керосина в секунду * удельная теплота сгорания керосина * КПД

Для начала переведем 4 г керосина в секунды:

4 г = 4 / 1000 кг = 0.004 кг

Тепловая мощность = 0.004 кг/с * 46 МДж/кг * 0.35

Тепловая мощность = 0.00184 МДж/с

Теперь, чтобы найти время, необходимое для закипания 2 литров воды, мы должны рассмотреть, сколько теплоты требуется, чтобы нагреть этот объем воды до точки кипения:

Теплота = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры

Теплота = 2 кг * 4.186 кДж/кг∙К * (100 - 31) К

Теплота = 535.228 кДж

Теплота = 535.228 кДж

Используя тепловую мощность нагревателя, мы можем найти время, необходимое для нагрева воды:

Время = Теплота / Тепловая мощность

Время = 535.228 кДж / 0.00184 МДж/с = 290"960.87 секунд

Чтобы перевести это время в минуты, разделим на 60:

Время = 290"960.87 секунд / 60 = 4849.34 минут

Таким образом, потребуется приблизительно 4849.34 минуты, чтобы 2 литра воды с температурой 31°С закипели в нагревателе, потребляющем 4 г керосина в минуту при КПД нагревателя 35%.

Совет: Для лучшего понимания данной задачи, важно усвоить разницу между удельной теплотой сгорания и удельной теплоемкостью вещества. Удельная теплота сгорания относится к процессу сгорания вещества, а удельная теплоемкость - к изменению температуры вещества. Кроме того, важно помнить, как использовать формулу для расчета времени, применять соответствующие единицы измерения и не забывать о КПД.

Задача на проверку: Сколько времени потребуется, чтобы 1.5 кг воды с температурой 20°C закипели в нагревателе, потребляющем 3 г газа в секунду? КПД нагревателя составляет 40%, а удельная теплота сгорания газа равна 50 МДж/кг.