Question

Сколько м^3 природного газа необходимо затратить чтобы 20 кг воды при 10 ° превратить в пару 100 °

Answer 1

Ответ:

V=1,34 м3

Объяснение:

Сначала высчитаем сколько нужно теплоты, чтобы 20 кг. воды с 10 градусов прогреть до 100 градусов, а потом высчитаем сколько нужно теплоты для того, чтобы испарить воду. Сложим полученные результаты тепла, чтобы найти сколько тепла нам вообщем потребуется, а потом зная общею теплоту найдём объём природного газа.

1.) По формуле Q=c*m*(t2-t1) найдём сколько теплоты потребуется для того, чтобы нагреть воду с 10 градусов до 100 градусов.

с - удельная теплоёмкость, m - масса, t2 - температура конечная, t1 - температура начальная.

Удельная теплоёмкость воды = 4200 Дж/кг*С

Соответственно Q=4200*20*(100-10)=7 560 000 (Дж) - такое количество теплоты надо для нагрева 20 кг. воды до 100 градусов.

2.) Теперь высчитаем тепло для испарение воды по формуле Q=L*m где m - масса, а L - удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования у воды = 2 300 000 Дж/кг.

Q=20*2 300 000=46 000 000 (Дж) - такое количество теплоты потребуется для испарения 20 кг. воды.

3.) Складываем полученные результаты тепла, для того, чтобы узнать сколько всего нужно теплоты. Qобщ.=46 000 000+7 560 000= 53 560 000 (Дж)

4.) По формуле Q=m*q где q - удельная теплота сгорание, а m - масса, составим уравнение: 53 560 000=V*0,85*47 000 000

Почему я записал V*p? Это следует из формулы нахождения массы m=V*p, плотность природного газа нам известна она равна 0,85 кг/м3, удельная теплота сгорания природного газа нам тоже известна она равна 47 000 000 Дж, и необходимая теплота тоже известна 53 560 000 Дж, соответственно необходимо найти одну неизвестную V.

После решение уравнения получаем, что нам нужно вот такой объём природного газа V=1,34 м3.

Answer 2

Для решения этой задачи, нам понадобится знание о теплоемкости воды и формулах, связанных с теплообменом.

Для превращения воды из жидкого состояния при температуре 10 °C в пар при 100 °C, необходимо пройти два этапа: нагревание воды от 10 °C до точки кипения и последующее превращение в пар при точке кипения.

1. Нагревание воды: Для этого используем формулу: Q1 = m * c * ΔT, где: Q1 - количество тепла, которое необходимо передать воде для её нагревания до точки кипения, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (обычно около 4,186 кДж/кг*°C), ΔT - изменение температуры (в нашем случае это 100 °C - 10 °C = 90 °C).

Подставляем известные значения: Q1 = 20 кг * 4,186 кДж/кг*°C * 90 °C = 7549,2 кДж.

2. Превращение воды в пар: Теперь нам нужно рассчитать количество тепла, необходимое для превращения воды при 100 °C в пар при той же температуре.

Для этого используем формулу: Q2 = m * L, где: Q2 - количество тепла, необходимое для превращения массы m воды в пар, L - теплота парообразования (для воды при 100 °C это около 2257 кДж/кг).

Подставляем известные значения: Q2 = 20 кг * 2257 кДж/кг = 45140 кДж.

Теперь сложим Q1 и Q2, чтобы получить общее количество тепла, необходимое для превращения 20 кг воды в пар при 100 °C: Общее количество тепла = Q1 + Q2 = 7549,2 кДж + 45140 кДж = 52689,2 кДж.

Теперь давайте рассчитаем, сколько м³ природного газа необходимо для выделения этого количества тепла.

Для начала нам понадобится знать теплоту сгорания природного газа (обычно принимают примерно 35,3 МДж/м³).

Теперь, чтобы рассчитать количество природного газа, затрачиваемого на выделение указанного количества тепла, мы используем следующую формулу: V = Q_total / Q_gas, где: V - объем природного газа в м³, Q_total - общее количество тепла (в кДж), которое нам нужно, Q_gas - теплота сгорания природного газа (в кДж/м³).

Подставляем значения: V = 52689,2 кДж / 35,3 МДж/м³ = 1,492 м³.

Таким образом, необходимо затратить примерно 1,492 м³ природного газа, чтобы превратить 20 кг воды при 10 °C в пар при 100 °C.