Question

45 баллов В чайник налили 2кг воды при 20C. Сколько надо природного газа, чтоб вскипятить чайник, если вода получает 40% тепла, которое выделяется при полном сгорании газа?

Answer 1

Ответ:

50 грамм

Объяснение:

Дано:

m₁=2 кг

t₁=20C°

c=4200 Дж / кг*С° - удельная теплоемкость воды

q=33,5 МДж/кг - удельная теплота сгорания природного газа (если известно другое значение, просто подставьте его в последнюю строку)

Решение:

чтобы вода вскипела, она должна достигнуть 100С°

Для этого ей понадобится количество теплоты в размере:

Q₁=cm₁Δt=cm(t₂-t₁)=4200*2*(100-20)=672000 Дж

Если вода получает только 40% тепла от газа, то

Q₁=0.4Q₂

Q₂=Q₁/0.4=672000/0.4=1680000 Дж =1,68 МДж

Столько теплоты должен затратить газ при сгорании.

Q₂=qm₂

m₂=Q₂/q=1.68/33,5≈0,05 кг=50 г

Answer 2

Ответ:

38,2 грамма

Объяснение:

Для того, чтобы вскипятить воду в чайнике, нужно нагреть её до 100 C.

Для этого нужно передать воде Q=4200*2*(100-20)=672000=672КДж.

(2кг воды, 4200 это теплоёмкость воды, 100-20=80 количество градусов, на которые нужно поднять температуру воды)

Для того, чтобы такое количества тепла получить из природного газа, нужно сжечь его (при учёте того, что мы получим лишь 40% тепла):

672000/(0,4*4,4*10^7) ≅ 0.0382 килограмма газа.

Answer 3

Для решения задачи будем использовать формулу сохранения энергии.

Энергия, которую необходимо добавить для вскипячивания воды, можно выразить как разность между энергией, которую имеет вода после вскипячивания, и энергией, которую имела вода до вскипячивания.

Энергия, которую имеет вода после вскипячивания:
E1 = масса * удельная теплота парообразования * (температура после вскипячивания - температура комнаты)

Удельная теплота парообразования воды составляет 2,26*10^6 Дж/кг.

Энергия, которую имела вода до вскипячивания:
E2 = масса * удельная теплоемкость воды * (температура до вскипячивания - температура комнаты)

Удельная теплоемкость воды составляет 4,18*10^3 Дж/(кг*°C).

Тепло, которое получает вода от горения газа, составляет 40% от энергии, которую выделяется при полном сгорании газа.

Тепло, которое выделяется при полном сгорании газа:
Q = масса газа * удельная теплота сгорания

Удельная теплота сгорания газа не указана в задаче, поэтому для простоты будем считать, что она равна 1,00*10^7 Дж/кг.

Тепло, которое получает вода:
Q_вода = Q * 40%

Подставляем известные значения в формулу сохранения энергии:

E1 - E2 = Q_вода

масса * удельная теплота парообразования * (температура после вскипячивания - температура комнаты) - масса * удельная теплоемкость воды * (температура до вскипячивания - температура комнаты) = масса газа * удельная теплота сгорания * 40%

Подставляем известные значения:

2кг * 2,26*10^6 Дж/кг * (100°C - 20°C) - 2кг * 4,18*10^3 Дж/(кг*°C) * (20°C - 20°C) = масса газа * 1,00*10^7 Дж/кг * 40%

Решаем уравнение:

2 * 2,26*10^6 * 80 - 2 * 4,18*10^3 * 0 = масса газа * 1,00*10^7 * 40

362,4*10^6 - 0 = масса газа * 40 * 10^7

масса газа = 362,4*10^6 / (40 * 10^7)

масса газа ≈ 9,06 кг.

Таким образом, чтобы вскипятить чайник, необходимо примерно 9,06 кг природного газа.