Question

Привет всем, помогите пожалуйста. 50 баллов 1. На спиртівці нагрівають сталеву посудину з водою при температурі 20°С. Яку масу спирту потрібно спалити, щоб нагріти воду до 80°С? Маса посудини 100 г, води – 250 г, ККД спиртівки становить 30%.2. Скільки потрібно спалити кам’яного вугілля, щоб 8 кг води випарити?3. Знайти ККД нагрівача, якщо 3 кг води нагріли на 50 °С, витративши 40 г природного газу.

Answer 1

1.
Щоб нагріти воду з 20°С до 80°С, необхідно перенести в неї теплоту в кількості q = c * m * ΔT, де c - теплоємність води, m - маса води, ΔT - температурний приріст. Теплоємність води становить c = 4.18 Дж/(кг°С). Маса води m = 250 г = 0.25 кг, температурний приріст ΔT = 80°С - 20°С = 60°С. Тому q = 4.18 Дж/(кг°С) * 0.25 кг * 60°С = 51.3 Дж.

Щоб перенести цю кількість теплоти, потрібно спалити спирту з масою m = q / (q' * η), де q' - теплота згорання спирту, η - ККД спиртівки. Теплота згорання спирту q' = 8.9 Дж/г, ККД спиртівки η = 0.3. Тому m = 51.3 Дж / (8.9 Дж/г * 0.3) = 68.3 г.

Отже, необхідно спалити 68.3 г спирту, щоб нагріти воду до 80°С.

2.
Для того, щоб спалити 8 кг води, необхідно спалити близько 28 кг кам'яного вугілля. Це означає, що потрібно найменше 28/0,7=40 кг кам'яного вугілля, щоб випарити 8 кг води.

Цей розрахунок припускає, що спалювання кам'яного вугілля буде проводитися в умовах стандартної температури та тиску, та що кам'яне вугілля буде використовуватися єдиним джерелом тепла. В реальності розрахунки можуть відрізнятися, залежно від реальних умов спалювання та інших факторів.



3.
Щоб знайти ККД нагрівача, вам необхідно розрахувати витрату енергії при розігріванні 3 кг води на 50°С. Для цього можна скористатися формулою:

Q = m * c * ΔT

де Q - витрата енергії, кДж;

m - маса води, кг;

c - теплоємність води, кДж/кг*°С;

ΔT - різниця температур, °С.

Теплоємність води на температурі 15°С становить 4,186 кДж/кг*°С. Оскільки ми розігріваємо воду з температури 15°С до 50°С, то різниця температур ΔT = 50 - 15 = 35°С. Тому, щоб розігріти 3 кг води на 50°С, нам потрібно буде витрати енергію у розмірі:

Q = 3 * 4,186 * 35 = 464,11 кДж.

Далі, щоб знайти ККД нагрівача, необхідно розрахувати співвідношення витрати енергії до маси палива, яке ви витратили. ККД нагрівача обчислюється так:
ККД = Q / m

де Q - витрата енергії, кДж;

m - маса палива, кг.

У вашому випадку ККД нагрівача буде рівним:

ККД = 464,11 кДж / 40 г = 11,65 кДж/г.

Це означає, що нагрівач має ККД 11,65 кДж/г, тобто для того, щоб розігріти 3 кг води на 50°С, він витратив 40 г природного газу.

Зауваження: ККД нагрівача залежить від багатьох факторів, таких як тип палива, ефективність нагрівача, температура повітря і т.д. Цей розрахунок надає лише орієнтовну ідею про ККД нагрівача у вашому конкретному випадку.

Answer 2

Привіт! Давайте розглянемо кожне завдання по черзі.

1. Щоб розрахувати масу спирту, який потрібно спалити, використовуючи ККД спиртівки, спочатку визначимо кількість тепла, яке необхідно передати на воду: Q = m_води * c_води * ΔT, де m_води - маса води, c_води - її питома теплоємність, ΔT - зміна температури.

Тепло, виділене від спалювання спирту, буде дорівнювати Q, але ми повинні врахувати ККД спиртівки. Тому виразимо масу спирту: Q_спирту = Q / ККД. m_спирту = Q_спирту / q_спирту, де q_спирту - теплота згоряння спирту.

Тепер візьмемо дані з вашого завдання: m_посудини = 100 г, m_води = 250 г, T_початкова = 20 °C, T_кінцева = 80 °C, ККД = 30% (або 0,3), q_спирту (теплота згоряння спирту) можна взяти рівною 30 кДж/г.

Обчислимо: ΔT = T_кінцева - T_початкова, Q = m_води * c_води * ΔT, Q_спирту = Q / ККД, m_спирту = Q_спирту / q_спирту.

Підставимо значення: ΔT = 80 °C - 20 °C = 60 °C, Q = 250 г * 4,186 Дж/(г°C) * 60 °C, Q_спирту = (250 г * 4,186 Дж/(г°C) * 60 °C) / 0,3, m_спирту = (250 г * 4,186 Дж/(г*°C) * 60 °C) / (0,3 * 30 кДж/г).

Обчислюючи це вираз, отримаємо масу спирту, яку потрібно спалити, щоб нагріти воду до 80 °C.

2. Щоб випарити воду, необхідно знати тепло, яке потрібно передати на воду для її переходу в парову фазу. Це називається теплотою пароут