Question

Сколько нужно сжечь угля, чтобы довести от 15°C до кипения 3 кг воды?

Answer 1

Q = q * m ------------------------> m =  $\frac{Q}{q}$

Q - кол-во теплоты 
q - удельная теплота сгорания ( для угля 31000000 Дж / кг )

Q = cmΔt 

c - удельная теплоёмкость ( для воды 4200 Дж / кг * С )
m - масса ( 3 кг )
Δt - разности температур ( 100 С ( температура кипения ) - 15 С = 85 С )

Q = 4200 * 3 * 85 = 1071000 Дж 

m =  $\frac{1071000}{31000000}$ ≈ 0,035 кг = 35 г 

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знание теплоты парообразования и удельной теплоемкости воды.

1. Сначала нужно определить количество теплоты, необходимое для нагрева 3 кг воды с 15°C до 100°C. Для этого воспользуемся формулой:

Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты (в джоулях), m - масса воды (в кг), c - удельная теплоемкость воды (в джоулях на кг на градус Цельсия), ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Удельная теплоемкость воды составляет примерно 4 186 Дж/(кг·°C), а изменение температуры будет равно:

ΔT = 100°C - 15°C = 85°C.

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q1 = 3 кг * 4 186 Дж/(кг·°C) * 85°C = 1 269 990 Дж.

Таким образом, для нагрева 3 кг воды с 15°C до 100°C потребуется 1 269 990 Дж теплоты.

2. Затем нужно определить количество теплоты, необходимое для превращения 3 кг воды при 100°C в пар. Для этого воспользуемся теплотой парообразования:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты (в джоулях), m - масса воды (в кг), L - теплота парообразования (в джоулях на кг).

Теплота парообразования воды составляет примерно 2 257 000 Дж/кг.

Подставляя значения в формулу, получаем:

Q2 = 3 кг * 2 257 000 Дж/кг = 6 771 000 Дж.

Таким образом, для превращения 3 кг воды при 100°C в пар потребуется 6 771 000 Дж теплоты.

3. Общее количество теплоты, необходимое для достижения кипения, будет равно сумме Q1 и Q2:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 = 1 269 990 Дж + 6 771 000 Дж = 8 040 990 Дж.

Таким образом, для доведения 3 кг воды от 15°C до кипения потребуется сжечь уголь на 8 040 990 Дж теплоты.