Question

200 грамм спирта сожгли с КПД= 30%. какая масса воды превратилась в пар, если изначально было 2кг льда при температуре -20°С ?

Answer 1

Дано:
q=2,7×10^7 Дж/кг
m спирта=0,2 кг
КПД=30%
m льда= 2 кг
t1=-20 C
Решение.
1) Q=cm∆t
Q=2100 Дж/кг×С × 2 кг × 20 С=84 кДж
2) Q=лямбда×m
Q=3,4 ×10^5 Дж/кг ×2 кг =680 кДж
3) Полезная работа=680000 Дж + 84000 Дж=764000 Дж
4) Полная работа =2,7×10^7 Дж/кг × 0,2 кг=5400000 Дж
Пусть масса испарившейся воды - х.
100×4200х- нагрев воды до ста градусов по формуле Q=cm∆t
2,3×10^6х- испарение воды по формуле Q=Lm
$\frac{764000 + 100 \times 4200x + 2.3 \times {10}^{6}x }{5400000} = 0.3 \\ \frac{764000 + 420000x + 230000x}{5400000} = 0.3 \\ \frac{650000x + 764000}{5400000} = \frac{1620000}{5400000} \\ 650000x = 856000 \\ x = 1.3$
Ответ: 1,3 кг

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится учитывать, что при сгорании спирта выделяется тепло, которое может привести к таянию льда и испарению воды.

Сначала найдем количество тепла, выделившегося при сгорании 200 г спирта с КПД 30%. КПД (коэффициент полезного действия) равен отношению полезной работы к затраченной энергии, поэтому в данном случае полезная работа - это количество тепла, выделившееся при сгорании спирта, а затраченная энергия - это количество тепла, содержащееся в 200 г спирта.

Энергия, содержащаяся в 200 г спирта, равна его массе, умноженной на теплоту сгорания спирта. Теплота сгорания спирта примерно равна 30 МДж/кг. Поэтому энергия, содержащаяся в 200 г спирта, равна 200 г * (30 МДж/кг) = 6 МДж.

Теперь найдем полезную работу, используя КПД: 6 МДж * 0.30 = 1.8 МДж.

Теперь мы знаем, что 1.8 МДж тепла выделилось при сгорании 200 г спирта.

Теперь найдем количество тепла, необходимое для таяния льда и испарения воды. Для таяния 1 кг льда необходимо 334 кДж тепла, а для испарения 1 кг воды при комнатной температуре - около 2.26 МДж.

Исходя из этого, количество тепла, необходимое для таяния 2 кг льда и испарения получившейся воды, равно 2 кг * 334 кДж + 2 кг * 2.26 МДж = 668 кДж + 4.52 МДж = 5.188 МДж.

Теперь сравним количество тепла, выделившееся при сгорании спирта (1.8 МДж) с количеством тепла, необходимым для таяния льда и испарения воды (5.188 МДж). Очевидно, что количество тепла, выделившееся при сгорании спирта, недостаточно для таяния льда и испарения воды, поэтому ни одна часть воды не превратилась в пар.