Question

ДАЮ 30 БАЛЛОВ!!!!!!!!!!ФИЗИКА!!!!!!!!!!!!!! ПОЖАЛУЙСТА, РЕШИТЕ С НАЗВАНИЕМ КАЖДОГО ПРОЦЕССА (например, плавление угля, нагревание воды и т.д.). Сколько килограммов каменного угля надо сжечь для того, чтобы превратить в пар 100 кг льда, взятого при 0 градусов С? Коэффициент полезного действия топки 70%. Удельная теплота сгорания угля 29,3 МДж

Answer 1

Дано:

m = 100 килограмма - масса льда при температуре 0 градусов по Цельсию;

k = 70% = 0,7 - коэффициент полезного действия топки;

q1 = 29,3 * 10^6 Дж/кг - удельная теплота сгорания угля;

dT = 100 градусов Цельсия - температура кипения воды;

с = 4200 Дж/(кг*С) - удельная теплоемкость воды;

q2 = 3,4 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота правления льда;

q3 = 2,3 * 10^6 Дж/кг - удельная теплота парообразования воды.

Требуется определить массу угля, необходимого для превращения в пар льда.

Рассчитаем количество теплоты чтобы превратить пар в воду:

Q1 = q2 * m = 3,4 * 10^5 * 100 = 3,4 * 10^7 Джоулей.

Теперь чтобы нагреть воды до 100 градусов Цельсия:

Q2 = c * m * dT = 4200 * 100 * 100 = 4,2 * 10^7 Джоулей.

Теперь чтобы превратить нагретую воду в пар:

Q3 = m * q3 = 2,3 * 10^6 * 100 = 23 * 10^7 Джоулей.

Всего нам потребуется затратить энергии:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 3,4 * 10^7 + 4,2 * 10^7 + 23 * 10^7 = 30,6 * 10^7.

Так как КПД топки только 70%, значит фактически нам нужно затрать энергии на 30% больше:

Qф = Q * 1,3 = 30,6 * 10^7 * 1,3 = 39,8 * 10^7 Джоулей.

Тогда масса угля будет равна:

m = Qф / q1 = 39,8 * 10^7 / (29,3 * 10^6) = 13,6 килограмм.

Ответ: необходимо затратить 13,6 килограмм угля.

Answer 2

Данные задачи описывают изменение агрегатного состояния вещества (льда) при теплообмене с окружающей средой (углём).

Для решения задачи используем закон сохранения энергии. Энергия, необходимая для превращения 100 кг льда при 0 градусов С в пар, можно выразить следующим образом:

Энергия = масса * удельная теплота плавления + масса * удельная теплота испарения

Удельная теплота плавления воды равна 334 кДж/кг, а удельная теплота испарения воды равна 2,26 МДж/кг.

Энергия = 100 кг * 334 кДж/кг + 100 кг * 2,26 МДж/кг
Энергия = 33,4 МДж + 226 МДж
Энергия = 259,4 МДж

Теперь нужно найти количество килограммов каменного угля, которое необходимо сжечь, чтобы получить такое количество энергии. Для этого воспользуемся коэффициентом полезного действия топки и удельной теплотой сгорания угля.

Коэффициент полезного действия топки 70% означает, что только 70% энергии, выделяемой при сгорании угля, будет использовано. Поэтому количество энергии, которое нужно получить от сжигания угля, равно:

Необходимая энергия = 259,4 МДж / 0,7
Необходимая энергия = 370,6 МДж

Удельная теплота сгорания угля равна 29,3 МДж/кг. Таким образом, количество килограммов угля, которое необходимо сжечь, получим так:

Количество угля = 370,6 МДж / 29,3 МДж/кг
Количество угля ≈ 12,63 кг

Таким образом, необходимо примерно 12,63 килограмма каменного угля для превращения 100 кг льда при 0 градусов С в пар.