Question

Сколько потребуется каменного угля, чтобы расплавить и превратить в воду 2 кг снега, если начальная температура его -10°C, а КПД установки 12,5%? Конечная температура воды 50°C ____ Даю 23 балла за задачу. Нужно Дано, Найти, Решение(формулы нахождения). Всё подробно.

Answer 1

На нагревание снега Q1=c1*m*(t2-t1)=2100*2*(0-(-10))=4,2*10^4 Дж
На плавление снега Q2=лямбда*m=334*10^3*2=66,8*10^4 Дж
На нагревание воды Q3=c2*m*(t3-t2)=4200*2*50=42*10^4 Дж
По закону сохранения энергии Q1+Q2+Q3=0,125*q*m1
m1=(Q1+Q2+Q3)/0,125*q=(4,2+66,8+42)*10^4/0,125*29*10^6=0,32 кг

Answer 2

Дано:

1. Масса снега (m) = 2 кг.
2. Начальная температура снега (T1) = -10°C.
3. КПД установки (η) = 12.5% = 0.125 (в десятичных дробях).
4. Конечная температура воды (T2) = 50°C.

Найти: Сколько потребуется каменного угля, чтобы расплавить и превратить 2 кг снега в воду.

Решение:

Для решения этой задачи, мы будем использовать закон сохранения энергии. Энергия, которая необходима для нагрева снега с начальной температурой T1 до температуры плавления (0°C) и затем для превращения его в воду с температурой T2, будет равна энергии, выделенной от сгорания каменного угля.

1. Найдем количество энергии, необходимое для нагрева снега до точки плавления:

Q1 = m * c * ΔT1

где: Q1 - количество энергии (в джоулях) m - масса снега (кг) c - удельная теплоемкость снега (количество энергии, необходимое для нагрева 1 кг снега на 1°C). Удельная теплоемкость снега примерно равна 2,09 кДж/(кг·°C). ΔT1 - изменение температуры (T1 - 0°C).

Q1 = 2 кг * 2.09 кДж/(кг·°C) * (0°C - (-10°C)) Q1 = 2 кг * 2.09 кДж/(кг·°C) * 10°C Q1 = 41.8 кДж

2. Теперь найдем количество энергии, необходимое для превращения снега в воду:

Q2 = m * ΔH

где: Q2 - количество энергии (в джоулях) ΔH - энтальпия плавления льда (количество энергии, необходимое для превращения 1 кг льда в воду при постоянной температуре). Для льда это примерно 333.55 кДж/кг.

Q2 = 2 кг * 333.55 кДж/кг Q2 = 667.1 кДж

3. Теперь найдем общее количество энергии, необходимое для расплавления снега и превращения его в воду:

Q = Q1 + Q2 Q = 41.8 кДж + 667.1 кДж Q = 708.9 кДж

4. Теперь найдем количество каменного угля (E), необходимое для выделения этой энергии с учетом КПД установки:

Q = E / η

где: E - количество энергии, выделенное от сгорания каменного угля (в джоулях).

E = Q * η E = 708.9 кДж / 0.125 E = 5671.2 кДж

5. Теперь найдем массу каменного угля (m_угля), которая содержит такое количество энергии:

E = m_угля * Q_угля

где: m_угля - масса каменного угля (в кг). Q_угля - теплота сгорания каменного угля (количество энергии, выделяемое при сгорании 1 кг угля). Обычно это около 24 мегаджоулей (МДж) или 24 000 кДж/кг.

m_угля = E / Q_угля m_угля = 5671.2 кДж / (24 000 кДж/кг) m_угля ≈ 0.236 кг

Итак, для расплавления и превращения 2 кг снега в воду при указанных условиях, потребуется примерно 0.236 кг каменного угля.