Question

Какую массу сухих дров необходимо сжечь, чтобы вскипятить (100 °С) 3 л воды в медной кастрюле массой 900 гр‚ если на нагревание воды и кастрюли идет 43 % энергии сгорания топлива.

Answer 1

Нам надо найти Q(д) = q(д)*m(д) - удельная теплота згорания топлива

q = 13 * 10⁶ Дж/кг

нам не сказано какова температура воды так что припустим что она = 0 градусов

Q(в) = с(в)*m(в)*T

c(в) = 4200 Дж/кг*Т

m(в) = 3кг

Т = 100

Q(в) = 1260000 Дж

Q(м) = 34200 Дж

И η - Знак обозначающий КПД (в физике)

η = 0.43

η = Q(в)+Q(м)/Q(д)

m(д) = Q(m)*Q(д)/q*η

m(д) = 1294200/5590000 ≈ 0,23 кг

Answer 2

Для решения этой задачи, нужно использовать закон сохранения энергии. Давайте разделим задачу на несколько шагов:

1. Определить количество тепловой энергии, необходимой для вскипятить 3 л воды.
2. Найти общее количество тепловой энергии, которое нужно произвести при сжигании дров, чтобы получить необходимую теплоту для вскипячивания воды.
3. Найти массу сухих дров, которую нужно сжечь.

Шаг 1: Определение тепловой энергии для вскипячивания 3 л воды.

Для этого используем формулу:

Тепловая энергия (Q) = масса воды (m) × удельная теплоемкость воды (c) × изменение температуры (ΔT)

где: масса воды (m) = 3 л = 3000 г (так как плотность воды приближенно равна 1 г/мл) удельная теплоемкость воды (c) = 4,186 Дж/(г·°C) (приближенное значение) изменение температуры (ΔT) = 100 °C (так как вода вскипает от 0°C до 100°C)

Q = 3000 г × 4,186 Дж/(г·°C) × 100 °C ≈ 1,255,800 Дж

Шаг 2: Найти общее количество тепловой энергии, которое нужно произвести при сжигании дров.

Поскольку на нагревание воды и кастрюли идет 43% энергии сгорания топлива, то нужно определить общее количество тепловой энергии, которое требуется для вскипячивания воды и кастрюли. Обозначим это количество за Q_общ.

Q_общ = Q / 0,43 ≈ 1,255,800 Дж / 0,43 ≈ 2,919,535 Дж

Шаг 3: Найти массу сухих дров, которую нужно сжечь.

Тепловая энергия, выделяемая при сгорании дров, может быть найдена по формуле:

Тепловая энергия (Q_дрова) = масса сухих дров (m_дрова) × удельная теплота сгорания дров (Q_сгорания)

Объединим две формулы, чтобы найти массу сухих дров (m_дрова):

m_дрова = Q_общ / Q_сгорания

Теперь остается определить удельную теплоту сгорания дров (Q_сгорания). Это значение может варьироваться в зависимости от вида древесины, но для примера давайте возьмем удельную теплоту сгорания древесины примерно равной 16,000,000 Дж/кг (или 16 МДж/кг).

m_дрова = 2,919,535 Дж / 16,000,000 Дж/кг ≈ 0,182 kg ≈ 182 г

Таким образом, чтобы вскипятить 3 л воды в медной кастрюле массой 900 г, необходимо сжечь приблизительно 182 г сухих дров.