Question

Сколько дров нужно сжечь в печке с КПД 40%, чтобы получить из 200кг снега, взятого при температуре -10С, и получить воду при 20С

Answer 1

Дано:

q=13 * 10^6

уд. t пл. = 34*10^4

m=200 кг

c (сн) = 2100 дж/кг*С

с (воды) = 4200 дж/кг*С

кпд=40%

t1=-10

t2=0

t3=20

найти: m (дров)

решение:

КПД = А (п) / А (з)

А (п) = m*c (сн) * (t2-t1) + m*уд. tпл. + m*c (в) * (t3-t2) = 200 * (2100*10+34000+4200*20) = 27800000 дж

А (з) = m (дров) * q

0,4=27800000/m (дров) * q

m (дров) * q=69500000 дж

m (дров) = 69500000/13000000

m (дров) = 5,346 кг

Answer 2

Для того чтобы рассчитать количество дров, необходимых для нагрева 200 кг снега с температурой -10°C до воды с температурой 20°C, мы должны учесть тепловой баланс процесса.

Сначала рассчитаем количество тепла, необходимого для нагрева снега до 0°C и его последующего плавления:

1. Нагрев снега от -10°C до 0°C: Q1 = масса * удельная_теплоемкость * изменение_температуры Q1 = 200 кг * 2090 Дж/(кг·°C) * (0°C - (-10°C)) = 418,000 Дж

2. Плавление снега до воды при 0°C: Q2 = масса * удельная_теплота_плавления Q2 = 200 кг * 334,000 Дж/кг = 66,800,000 Дж

Итак, суммарное количество тепла, необходимое для перевода 200 кг снега при -10°C в воду при 0°C, составляет 66,800,000 Дж + 418,000 Дж = 67,218,000 Дж.

Однако, чтобы привести воду от 0°C до 20°C, нам также понадобится дополнительное количество тепла:

3. Нагрев воды с 0°C до 20°C: Q3 = масса * удельная_теплоемкость * изменение_температуры Q3 = 200 кг * 4186 Дж/(кг·°C) * (20°C - 0°C) = 836,000 Дж

Итак, суммарное количество тепла, необходимое для перевода воды от 0°C до 20°C, составляет 836,000 Дж.

Теперь мы можем объединить оба процесса и рассчитать общее количество тепла, которое нам нужно предоставить путем сжигания дров:

Общее количество тепла = Q1 + Q2 + Q3 = 67,218,000 Дж + 836,000 Дж = 68,054,000 Дж.

Тепрерь, так как КПД (КПЭ, коэффициент полезного действия) печки составляет 40%, тогда количество тепла, которое будет выделено при сжигании дров, будет:

Выделенное тепло = Общее количество тепла / КПД = 68,054,000 Дж / 0.4 = 170,135,000 Дж.

Зная, что у одного кг древесных топлив содержится примерно 16-20 МДж (мегаджоулей), мы можем рассчитать приблизительное количество дров, необходимых для выделения этого количества тепла:

Количество дров = Выделенное тепло / Энергия_на_1_кг_дров = 170,135,000 Дж / (16,000,000 Дж/кг) = примерно 10.63 кг.

Итак, примерно 10.63 кг дров будут нужны для нагрева 200 кг снега от -10°C до воды при 20°C с учетом КПД печки.