Question

Помогите пожалуйста: Ребята отправились в поход и захотели выпить горячего шоколада. У них было четыре плитки по m=200 грамм каждая. Ребята развели костер, сделали ужин и вспомнили про шоколад, когда у них осталось всего 2 полена, масса каждого равна m1=1 кг. До какой температуры они смогут нагреть шоколад? Ответ выразите в ∘C, округлив до целого числа.Шоколад плавится при температуре Tш=35 ∘C. Температура в лесу составляла T0=15 ∘C, а нагреть шоколад в руках ребята не догадались. В твердом состоянии его теплоёмкость cтв=2700 Дж/(кг⋅∘C), в жидком — cж=1680 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления λ=126 кДж/кг. Эффективная удельная теплота сгорания дерева равна q=15 МДж/кг энергии (с учетом нагрева дерева до температуры горения). КПД готовки на костре η=0,5%.

Answer 1

Ответ:

Відповідь: Хлопці нагріють шоколад до температури 11089°c

Answer 2

Для того чтобы рассчитать, до какой температуры они смогут нагреть шоколад, мы можем воспользоваться законом сохранения энергии. Энергия, выделяющаяся при сгорании дров, должна быть достаточной для плавления шоколада и нагрева его до температуры плавления.

Сначала рассчитаем количество энергии, которое можно получить из сгорания двух поленьев массой m1 = 1 кг каждое:

Эффективная удельная теплота сгорания дерева q = 15 МДж/кг, так что общее количество энергии, выделяющейся при сгорании двух поленьев, равно:

Q_горения = q * m1 * 2 = 15 МДж/кг * 1 кг * 2 = 30 МДж

Теперь рассчитаем количество энергии, необходимое для плавления шоколада и нагрева его до температуры плавления:

1. Сначала рассчитаем количество энергии, необходимое для плавления шоколада. Удельная теплота плавления λ = 126 кДж/кг. Масса шоколада равна суммарной массе плиток, то есть 4 плитки по 200 грамм каждая:

   m_шоколада = 4 * 200 г = 800 г = 0,8 кг

   Энергия для плавления шоколада:

   Q_плавления = λ * m_шоколада = 126 кДж/кг * 0,8 кг = 100,8 кДж

2. Теперь рассчитаем количество энергии, необходимое для нагрева шоколада до температуры T_шоколада = 35°C. Мы будем использовать теплоемкость:

   c_тв = 2700 Дж/(кг⋅°C) (теплоемкость твердого состояния)

   c_ж = 1680 Дж/(кг⋅°C) (теплоемкость жидкого состояния)

   ΔT = T_шоколада - T_0 = 35°C - 15°C = 20°C

   Энергия для нагрева шоколада:

   Q_нагрева = m_шоколада * c_тв * ΔT = 0,8 кг * 2700 Дж/(кг⋅°C) * 20°C = 43200 Дж

Теперь суммируем энергию для плавления и нагрева шоколада:

Q_всего_для_шоколада = Q_плавления + Q_нагрева = 100,8 кДж + 43200 Дж = 100800 кДж + 43200 Дж = 144000 Дж

Теперь мы знаем, сколько энергии требуется для плавления и нагрева шоколада, а также сколько энергии можно получить из сгорания дров.

Теперь используем КПД готовки на костре η = 0,5% для рассчета, какая часть энергии будет использована:

Эффективная энергия, которая будет использована из-за КПД:

Q_использованная = η * Q_горения = 0,005 * 30 МДж = 150 кДж

Теперь рассчитаем, сколько энергии останется для нагрева шоколада после учета КПД:

Q_оставшаяся = Q_горения - Q_использованная = 30 МДж - 150 кДж = 29985000 кДж

Теперь мы знаем, что у нас есть 29985000 кДж энергии для нагрева шоколада. Мы можем использовать это значение для расчета изменения температуры шоколада:

Q_оставшаяся = m_шоколада * c_ж * ΔT

29985000 кДж = 0,8 кг * 1680 Дж/(кг⋅°C) * ΔT

Теперь решим уравнение относительно ΔT:

ΔT = 29985000 кДж / (0,8 кг * 1680 Дж/(кг⋅°C)) ≈ 22,32°C

Таким образом, температура шоколада после нагрева будет примерно 22,32°C. Округлим это значение до целого числа:

Температура шоколада после нагрева ≈ 22°C

Итак, они смогут нагреть шоколад до примерно 22°C.