Question

сколько потребуется каменного угля чтобы расплавить и превратить в воду 2 кг снега если начальная температура -10 , а кпд установки 12,5% конечная температура воды 50 градусов

Answer 1

Нагрев снега от -10 до 0 (удельная теплоемкость 2,1 кДж / К*кг) 2,1*2*10 = 42 кДж
плавление снега (удельная теплота плавления 340 кДж / кг) 340*2=680 кДж
нагрев воды (удельная теплоемкость 4,183 кДж / К*кг) 4,183*2*50 = 418,3 кДж
Всего нужно на нагрев 42+680+418,3 = 1140,3 кДж
с учетом КПД необходимо 1140,3*100/12,5 = 9122,4 кДж

Удельная теплота сгорания угля 29300 кДж/кг
Понадобится угля 9122,4/29300 = 0,311 кг

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится учитывать несколько физических параметров, включая удельную теплоемкость воды, удельную теплоту плавления снега и эффективность каменноугольной установки.

1. Удельная теплоемкость воды: $c_{\text{воды}} = 4186 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)}$
2. Удельная теплота плавления снега: $L = 334 \, \text{кДж/кг}$
3. КПД установки: $\text{КПД} = 12,5\% = 0,125$
4. Масса снега: $m_{\text{снега}} = 2 \, \text{кг}$
5. Начальная температура: $T_{\text{начальная}} = -10 \, \text{°C}$
6. Конечная температура воды: $T_{\text{конечная}} = 50 \, \text{°C}$

Сначала нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для расплавления снега:

$Q_1 = m_{\text{снега}} \times L$

Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды с начальной температуры до конечной:

$Q_2 = m_{\text{воды}} \times c_{\text{воды}} \times (T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}})$

Общее количество теплоты, необходимое для процесса, равно сумме $Q_1$ и $Q_2$.

Теперь учитываем КПД установки. Если $Q_{\text{всего}}$ - это общее количество теплоты, которое мы должны получить из сжигания угля, то реальное количество теплоты, которое мы получим, будет $Q_{\text{всего}} \times \text{КПД}$.

Итак, пусть $Q_{\text{всего}}$ - это количество теплоты, которое можно получить из $m_{\text{угля}}$ килограммов каменного угля. Тогда:

$Q_{\text{всего}} = Q_1 + Q_2$

$m_{\text{угля}} = \frac{Q_{\text{всего}}}{\text{КПД} \times \text{Теплота сгорания каменного угля}}$

Теплота сгорания каменного угля обычно составляет около $24 \, \text{МДж/кг}$ или $24 \times 10^6 \, \text{Дж/кг}$.

Подставляем известные значения:

$Q_1 = 2 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 668 \, \text{кДж}$

$Q_2 = 2 \, \text{кг} \times 4186 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{°C)} \times (50 \, \text{°C} - (-10 \, \text{°C})) = 418600 \, \text{кДж}$

$Q_{\text{всего}} = 668 \, \text{кДж} + 418600 \, \text{кДж} = 419268 \, \text{кДж}$

Теперь рассчитаем массу каменного угля:

$m_{\text{угля}} = \frac{419268 \, \text{кДж}}{0.125 \times 24 \times 10^6 \, \text{Дж/кг}} \approx 1.395 \, \text{кг}$

Таким образом, потребуется примерно 1.4 кг каменного угля, чтобы расплавить и превратить в воду 2 кг снега при данных условиях.