Question

Срочно! Помогите 40 кг снега взяли при температуре -10 ° С. Сколько дерева надо сжечь, чтобы получить воду и нагреть ее до 70 ° С. Потерями тепла пренебречь.

Answer 1

Для этого надо знать удельную теплоту сгорания дров, из вики узнаём при сгорании 1 кг дров выделяется 10,2 МДж или 10200 кДж. Удельная теплоёмкость снега 2,06 кДж/кг*гр. С, а воды примерно 4,183 кДж/кг*гр. С. Удельная теплота плавления снега 333,55 кДж/кг. Теперь можно просто посчитать.

Нам нужно количество дров? Сначала вычислим сколько энергии нужно для нагрева, плавления снега и нагрева воды до 20 гр. С.

Q=(2,06*10+333,55+4,183*20)*200=87562 кДж, на то чтобы превратить 200 кг снега с температурой -10, в воду с температурой +20.

Теперь вычисляем массу дров необходимую для этого:

m=87562/(10200*0,4), где 0,4 это и есть КПД 40%, получаем 21,46 кг дров.
решай по такому же принципу!

Answer 2

Для решения этой задачи нам необходимо рассчитать количество теплоты, которое нужно передать снегу, чтобы его нагреть до 0 °C (потому что снег при такой температуре становится водой) и затем до 70 °C.

Шаг 1: Расчет количества теплоты для нагревания снега до 0 °C. Для этого используем уравнение:

Q1 = m * c * ΔT

где: Q1 - количество теплоты (в джоулях), m - масса снега (в килограммах), c - удельная теплоемкость воды (приближенно равна 4200 Дж/кг·°C), ΔT - изменение температуры (в °C) от исходной температуры (-10 °C) до 0 °C.

ΔT = 0 °C - (-10 °C) = 10 °C

Q1 = 40 кг * 4200 Дж/кг·°C * 10 °C = 1 680 000 Дж

Шаг 2: Расчет количества теплоты для нагревания воды от 0 °C до 70 °C. Для этого используем уравнение:

Q2 = m * c * ΔT

где: Q2 - количество теплоты (в джоулях), m - масса воды (в килограммах), которая получается после таяния снега, c - удельная теплоемкость воды (приближенно равна 4200 Дж/кг·°C), ΔT - изменение температуры (в °C) от 0 °C до 70 °C.

Так как мы получаем воду из снега, то масса воды будет равна массе снега:

m = 40 кг

ΔT = 70 °C - 0 °C = 70 °C

Q2 = 40 кг * 4200 Дж/кг·°C * 70 °C = 11 760 000 Дж

Шаг 3: Расчет количества теплоты, выделяющегося при сжигании дерева. Для этого нам понадобится знать теплоту сгорания древесины, которая зависит от типа дерева. Предположим, что у нас есть хвойное дерево (например, сосна), и его теплота сгорания составляет около 16-18 МДж/кг. Для простоты расчетов возьмем среднее значение 17 МДж/кг.

Шаг 4: Расчет необходимой массы дерева для получения нужной теплоты. Масса дерева (в килограммах) вычисляется по формуле:

m_дерева = Q2 / теплота_сгорания_дерева

где: m_дерева - масса дерева (в килограммах), Q2 - количество теплоты для нагревания воды до 70 °C (получено на шаге 2), теплота_сгорания_дерева - теплота сгорания дерева (в джоулях/килограмм).

Теплота сгорания дерева (в джоулях/килограмм):

теплота_сгорания_дерева = 17 МДж/кг * 10^6 Дж/МДж = 17 000 000 Дж/кг

m_дерева = 11 760 000 Дж / 17 000 000 Дж/кг ≈ 0.69 кг

Таким образом, чтобы получить воду из 40 кг снега и нагреть ее до 70 °C, нужно сжечь примерно 0.69 кг дерева (хвойного, например, сосны).