Question

*9. Сколько природного газа необходимо сжечь, чтобы превратить 2 кг льда, взятого при -10°C, в воду при 100°С? КПД нагревательной уста- НОВКИ 25%. (Ответ: 142 г)

Answer 1

Ответ: 142г

Объяснение:

Дано:

m1=2кг

t1=-10°C

t2=0°C

t3=100°C

c1=2100Дж/кг°С

с2=4200Дж/кг°С

λ=340000Дж/кг

η=25%

q=44000000Дж/кг

---------------------------

m2-?

Q=c1*m1*(t2-t1)+λ*m+c2*m1*(t3-t2)=2100*2*(0+10)+340000*2+4200*2*(100-0)=1562000Дж

m2=Q/(q*η)=1562000/(44000000*0,25)=0,142кг=142г

Answer 2

Для ответа на этот вопрос нам понадобится использовать формулу для расчета количества тепла, необходимого для нагревания вещества. Формула выглядит следующим образом:

Q = m * c * ΔT

Где: Q - количество тепла (в джоулях) m - масса вещества (в килограммах) c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм на градус Цельсия) ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия)

Для решения этой задачи нам нужно найти количество тепла, необходимое для нагревания 2 кг льда с температурой -10°C до воды с температурой 100°C.

Расчет количества тепла для нагревания льда до 0°C

Удельная теплоемкость льда составляет около 2,09 Дж/г°C [[1]]. Поскольку у нас есть 2 кг льда, то масса льда равна 2000 г. Температура льда -10°C, а температура плавления льда 0°C. Таким образом, изменение температуры равно 0 - (-10) = 10°C.

Q1 = m * c * ΔT Q1 = 2000 г * 2,09 Дж/г°C * 10°C Q1 = 41800 Дж

Расчет количества тепла для плавления льда

Для плавления льда нам нужно учесть теплоту плавления, которая составляет около 334 Дж/г [[2]]. Таким образом, количество тепла для плавления льда равно:

Q2 = m * L Q2 = 2000 г * 334 Дж/г Q2 = 668000 Дж

Расчет количества тепла для нагревания воды до 100°C

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 Дж/г°C [[3]]. Масса воды равна 2000 г (так как лед превратился в воду). Температура воды 100°C, а начальная температура 0°C. Таким образом, изменение температуры равно 100°C - 0°C = 100°C.

Q3 = m * c * ΔT Q3 = 2000 г * 4,18 Дж/г°C * 100°C Q3 = 836000 Дж

Общее количество тепла

Теперь мы можем сложить все три количества тепла, чтобы найти общее количество тепла, необходимое для превращения 2 кг льда в воду при 100°C.

Q = Q1 + Q2 + Q3 Q = 41800 Дж + 668000 Дж + 836000 Дж Q = 1543800 Дж

Расчет количества сжигаемого природного газа

Теперь, когда у нас есть общее количество тепла, необходимое для превращения 2 кг льда в воду при 100°C, мы можем рассчитать количество сжигаемого природного газа. Для этого мы должны учесть КПД нагревательной установки, который составляет 25%.

КПД = Q_полезное / Q_входное

Q_полезное = Q * КПД Q_входное = Q_полезное / КПД

Q_полезное = 1543800 Дж * 0,25 Q_входное = 1543800 Дж / 0,25

Q_полезное = 385950 Дж Q_входное = 6175200 Дж

Теперь мы можем рассчитать количество сжигаемого природного газа, зная, что его теплота сгорания составляет около 55,5 МДж/м³ [[4]].

Количество сжигаемого природного газа = Q_входное / теплота сгорания природного газа

Количество сжигаемого природного газа = 6175200 Дж / 55500000 Дж/м³ Количество сжигаемого природного газа = 0,111 м³

Таким образом, для превращения 2 кг льда, взятого при -10°C, в воду при 100°C, необходимо сжечь примерно 0,111 м³ природного газа.

Ответ: 0,111 м³ природного газа.