За сколько времени 2 литра воды при температуре 31 °C закипят в нагревателе, который использует 4 г керосина в минуту?

Тема: Расчет времени закипания воды в нагревателе

Объяснение:

Для решения данной задачи, мы можем воспользоваться формулой расчета теплоты. Теплота, выделяемая при сгорании керосина, равна произведению массы горючего на его удельную теплоту сгорания. Затем, с помощью КПД нагревателя, можем определить, сколько энергии переходит от керосина к воде.

1. Рассчитаем теплоту, выделяемую при сгорании 4 г керосина:

Теплота сгорания = (масса горючего) × (удельная теплота сгорания)

Теплота сгорания = 4 г × 46 МДж/кг = 184 МДж

2. Найдем энергию, переходящую от керосина к воде:

Энергия = (Теплота сгорания) × (КПД нагревателя)

Энергия = 184 МДж × 0,35 = 64,4 МДж

3. Теперь определим, сколько время требуется для того, чтобы передать такую энергию воде:

Энергия = (масса воды) × (удельная теплота воды) × (перемена температуры)

Температура воды изначальная = 31 °C
Температура воды нужная (то есть температура кипения) = 100 °C

64,4 МДж = (масса воды) × (4,18 кДж/кг·°C) × (100 °C - 31 °C)

Из этого уравнения можно найти массу воды.

Для перевода МДж в кДж и получения ответа в граммах массы воды, следует учесть, что 1 МДж = 1000 кДж и 1 кг воды = 1000 г.

Получается масса воды в граммах.

Пример использования:

Задача: За сколько времени 2 литра воды при температуре 31 °C закипят в нагревателе, который использует 4 г керосина в минуту? КПД нагревателя составляет 35%. Удельная теплота сгорания керосина составляет 46 МДж/кг.

Решение:
1. Расчет теплоты, выделяемой при сгорании керосина:
Теплота сгорания = 4 г × 46 МДж/кг = 184 МДж

2. Расчет энергии, переходящей от керосина к воде:
Энергия = 184 МДж × 0,35 = 64,4 МДж

3. Расчет времени, необходимого для закипания воды:
64,4 МДж = (масса воды) × (4,18 кДж/кг·°C) × (100 °C - 31 °C)

Решив уравнение, можно найти массу воды, которая равна [масса воды в граммах].
Тогда время закипания будет [время в минутах].

Совет:

Чтобы лучше понять процесс решения данной задачи, рекомендуется обратить особое внимание на единицы измерения, которые присутствуют в уравнении. Также, полезно ознакомиться с понятиями удельной теплоты сгорания и КПД нагревателя.

Упражнение:

У нагревателя КПД 45%. Сколько энергии потребуется для закипания 3 литров воды, если её начальная температура равна 20°C, а конечная - 100°C? Предположим, что удельная теплота воды равна 4,18 кДж/кг°С. (Ответ: [вычислить и указать количество энергии в Дж])