Question

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

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.

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, нужно учесть теплообмен при сжигании древесины и плавлении снега, а также учет изменения температуры веществ.

1. Теплота плавления снега: Теплота плавления для воды составляет 334 Дж/г. Таким образом, теплота для плавления 40 кг снега:

   $Q_1 = m \cdot L_f$

   $Q_1 = 40 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{Дж/г}$

2. Теплота нагрева воды: Теплота, необходимая для нагрева воды от -10 °C до 70 °C:

   $Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T$

   $Q_2 = 40 \, \text{кг} \cdot 4.186 \, \text{Дж/(г °C)} \cdot (70 - (-10)) \, \text{°C}$

3. Общее количество тепла: Общее количество тепла, необходимое для плавления снега и нагрева воды:

   $Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2$

4. Энергия от сжигания древесины: Предположим, что энергетическая ценность древесины составляет $\approx 16 \, \text{МДж/кг}$.

   $Q_{\text{древесина}} = Q_{\text{общ}}$

   $\text{Масса древесины} = \frac{Q_{\text{общ}}}{\text{Энергетическая ценность древесины}}$

Пожалуйста, преобразуйте все в нужные единицы измерения и рассчитайте значения. Обратите внимание, что это простая модель и не учитывает многие факторы, такие как эффективность процесса сжигания древесины, потери тепла и т. д.