Question

100 Баллов Физика! Сколько березовых дров необходимо для получения пара из воды объемом 2 дм3 при температуре 20 °С. Плотность воды 1 , удельная теплоемкость 4200 , удельная теплота парообразования 2,3∙103 , удельная теплота сгорания сухих дров 13

Answer 1

Ответ:

635 г

Объяснение:

V = 2 дм³ = 0,002 м³

ρ = 1000 кг/м³

t₁ = 20°С

t₂ = 100°С

с = 4200 Дж/(кг·град)

r = 2.3·10⁶ Дж/кг

q = 8.3 МДж/кг = 8.3·10⁶ Дж/кг

m - ?

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

Энергия, полученная при сгорании дров

Q₁ = qm

Энергия, затраченная на нагревания воды до температуры кипения

Q₂ = cρV(t₂ - t₁)

Энергия, затраченная на парообразование воды

Q₃ = rρV

Уравнение теплового баланса

Q₁ = Q₂ + Q₃

qm = cρV(t₂ - t₁) + rρV

m = (cρV(t₂ - t₁) + rρV) : q

m = (4200 · 1000 · 0.002 · 80 + 2.3·10⁶ · 1000 · 0.002) : 8.3·10⁶

m = 0.635 (кг) = 635 г

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знание о термодинамических свойствах воды, а именно о теплоте парообразования и удельной теплоемкости.

Сначала вычислим количество теплоты, необходимое для нагрева воды с 20°C до точки кипения (100°C):

Q1 = масса × удельная_теплоемкость × ΔT где масса = объем × плотность = 2 дм³ × 1 кг/дм³ = 2 кг ΔT = конечная_температура - начальная_температура = 100°C - 20°C = 80°C удельная_теплоемкость = 4200 Дж/(кг·°C)

Q1 = 2 кг × 4200 Дж/(кг·°C) × 80°C = 672000 Дж

Затем вычислим количество теплоты, необходимое для парообразования воды:

Q2 = масса × удельная_теплота_парообразования где масса = объем × плотность = 2 дм³ × 1 кг/дм³ = 2 кг удельная_теплота_парообразования = 2.3 × 10^3 Дж/кг

Q2 = 2 кг × 2.3 × 10^3 Дж/кг = 4600 Дж

Итак, всего нам потребуется Q1 + Q2 = 672000 Дж + 4600 Дж = 676600 Дж теплоты для нагрева воды до кипения и её парообразования.

Теперь давайте вычислим, сколько энергии можно получить от сгорания сухих березовых дров:

Q_сгорание = масса_древесины × удельная_теплота_сгорания где удельная_теплота_сгорания = 13 МДж/кг = 13 × 10^6 Дж/кг

Поскольку нам не дана масса дров, давайте обозначим её как "м". Тогда Q_сгорание = м × 13 × 10^6 Дж/кг

Мы знаем, что Q_сгорание = 676600 Дж. Подставляя значение Q_сгорание и удельной_теплоты_сгорания, можно выразить массу дров:

м × 13 × 10^6 Дж/кг = 676600 Дж

м = 676600 Дж / (13 × 10^6 Дж/кг) ≈ 0.052 кг

Таким образом, нам потребуется примерно 52 грамма сухих березовых дров, чтобы получить необходимую теплоту для нагрева 2 дм³ воды до кипения и её парообразования при 20°C.