Question

Решить задачу: В железном котле массой 800 грамм находится 2 кг воды при температуре 20 градусов цельсия. Сколько древесного угля с КПД 20% необходимо сжечь, чтобы нагреть воду до кипения? - записать дано, решение со всеми необходимыми пояснениями.​

Answer 1

Ответ:

0,103 кг

Объяснение:

См.фото

Answer 2

Дано:

• Масса железного котла (масса теплоемкого материала) = 800 грамм = 0,8 кг.
• Масса воды = 2 кг.
• Начальная температура воды = 20°C.
• КПД (коэффициент полезного действия) сгорания древесного угля = 20% (0,20).
• Необходимо нагреть воду до кипения, что означает нагрев до 100°C.

Для решения этой задачи, мы будем использовать закон сохранения энергии. Тепловая энергия, необходимая для нагрева воды, должна быть равной тепловой энергии, выделяющейся при сжигании древесного угля.

Первым шагом найдем, сколько теплоты необходимо, чтобы нагреть воду с начальной температурой 20°C до температуры кипения, которая составляет 100°C. Мы будем использовать уравнение:

Q = m * c * ΔT,

где:

• Q - теплота (энергия), выделяющаяся или поглощаемая (в данном случае, поглощаемая) при нагреве.
• m - масса воды.
• c - удельная теплоемкость воды (примем ее равной 4,186 Дж/(г°C), что является приблизительным значением для воды).
• ΔT - изменение температуры (разница между конечной и начальной температурой).

ΔT = 100°C - 20°C = 80°C.

Теперь подставим значения в уравнение:

Q = 2 кг * 1000 г/кг * 4,186 Дж/(г°C) * 80°C = 669,76 кДж.

Теперь мы знаем, что нам нужно 669,76 кДж теплоты, чтобы нагреть воду до кипения.

Следующим шагом найдем, сколько теплоты выделяется при сжигании древесного угля. Это можно сделать с помощью формулы:

Q_уголь = E_уголь / КПД,

где:

• Q_уголь - теплота, выделяющаяся при сжигании угля.
• E_уголь - энергетическая ценность угля (удельная теплота сгорания).

Удельная теплота сгорания древесного угля может варьироваться, но для ориентировочных расчетов можно взять примерное значение, например, 24 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм).

Теперь подставим значения в формулу:

Q_уголь = (0,8 кг * 24 МДж/кг) / 0,20 = 9,6 МДж.

Теперь у нас есть количество теплоты, выделяющейся при сжигании угля.

Итак, нам нужно 9,6 МДж теплоты, и у нас есть древесный уголь с КПД 20%, чтобы нагреть воду до кипения.

Поэтому количество древесного угля, необходимого для этой цели, можно рассчитать как:

Количество угля = Q_уголь / (энергетическая ценность угля) = 9,6 МДж / (24 МДж/кг) = 0,4 кг.

Итак, для нагрева 2 кг воды до кипения при КПД 20% необходимо сжечь 0,4 кг древесного угля.