Question

яку кількість кам'яного вугілля потрібно спалити у печі, ККД якої 40%, для перетворення на пару 400 г води? Початкова температура води 20 С

Answer 1

Для вирішення цієї задачі потрібно використати формулу для обчислення кількості теплоти, яка виділяється при згорянні кам'яного вугілля:

Q = m C ΔT

де Q - кількість теплоти, м - маса кам'яного вугілля, C - теплоємність кам'яного вугілля, ΔT - різниця температур.

Для обчислення маси кам'яного вугілля потрібно знати його опалову теплоту (Якщо вона не дана в умові, то можна взяти середню значення для кам'яного вугілля - 25 МДж/кг) і ККД печі.

m = Q / (LHV η)

де LHV - опалова теплота кам'яного вугілля, η - ККД печі.

Тепер можемо обчислити масу кам'яного вугілля:

m = Q / (LHV η) = 400 г 4,18 Дж/(гС) (100 - 20) С / (25 МДж/кг 0,4) ≈ 2,8 кг

Отже, для перетворення на пару 400 г води необхідно спалити близько 2,8 кг кам'яного вугілля. Варто зазначити, що це лише орієнтовне значення, оскільки реальна кількість вугілля може залежати від багатьох факторів, таких як якість палива, ефективність печі тощо.

Answer 2

Для розрахунку кількості кам'яного вугілля, яку потрібно спалити для перетворення 400 г води при початковій температурі 20°C на пару при використанні печі з ККД 40%, спершу треба визначити кількість тепла, яка потрібна для підігріву та перетворення води на пару.

1. Спочатку визначимо зміну температури води:

ΔT = Температура пари - Початкова температура = 100°C - 20°C = 80°C

2. Для нагрівання води до кипіння нам потрібно використовувати тепло, яке розраховується за допомогою специфічної теплоємності води:

Q1 = маса води × специфічна теплоємність води × ΔT Q1 = 400 г × 4.186 Дж/(г°C) × 80°C = 134144 Дж

3. Тепер нам потрібно врахувати, що не весь пар води буде використаний для підігріву води, оскільки ККД печі - 40%. Таким чином, кількість тепла, яка потрібна для перетворення води на пару, буде більшою:

Q2 = Q1 / ККД Q2 = 134144 Дж / 0.40 = 335360 Дж

4. Тепло, яке виділяється при згорянні кам'яного вугілля, повинно бути рівним Q2. Для кам'яного вугілля теплота згоряння приблизно 24 МДж/кг (24,000,000 Дж/кг). Тому кількість кам'яного вугілля, яке потрібно спалити, розраховується так:

Маса вугілля = Q2 / Теплота згоряння вугілля Маса вугілля = 335360 Дж / 24,000,000 Дж/кг = 0.014 kg

Отже, потрібно спалити приблизно 0.014 кг кам'яного вугілля, щоб перетворити 400 г води при початковій температурі 20°C на пару при використанні печі з ККД 40%.