Question

Оцените долю тепловой энергии костра,которая идет на то,чтобы вскипятить 0,5 литров воды при начальной температуре 20 градусов цельсия,в алюминиевом котелке массой 0,2 килограмма при сгорании сухихи березовых дров массой 1,4 килограмма. Удельная теплоемкость березовых дров= 1,3*10^7 Джоулей/килограмм С воды =4200Джоулей /килограмм на градус цельсия С аллюминия =920 Джоулей /килограмм на градус цельсия Плотоность воды=1000 Килограмм/метр в кубе

Answer 1

Найдем теплоту, нужную для того, чтобы вскипятить воду и нагреть алюминиевый котелок до 100 градусов цельсия. Q=c(воды)*m(воды)*dt+с(алюминия)*m(алюминия)*dt+λ*m(воды) ; dt=100-20=80 градусов цельсия; m=ρV; mводы=1000*0.5*10^-3=0.5 кг; λ(удельная теплота парообразования)=2.3*10^6 Дж/кг;  Q=4200*0.5*80+920*0.2*80+2.3*10^6*0.5=1332720 Дж;Максимальная теплота, которую могут выдать березовые дрова, Q1=qm; q=1.3*10^7 Дж/кг; Q1=1.3*10^7*1.4=18.2*10^6 Дж; Q1>Q, значит этого количества дров хватит для того, чтобы вскипятить воду. Доля энергии костра k=Q/Q1; k=1332720/(18.2*10^6)=0.073=7.3 %
Ответ: 7.3 %

Answer 2

Для того чтобы вскипятить 0,5 литров воды при начальной температуре 20 градусов Цельсия, нам нужно рассчитать количество тепловой энергии, которое необходимо для этого процесса.

Сначала посчитаем изменение температуры воды: Δt = 100 - 20 = 80 градусов Цельсия

Тепло, необходимое для нагрева воды: Q1 = m * c * Δt, где m = 0,5 кг (масса воды) c = 4200 Дж/кг∙°C (удельная теплоемкость воды)

Q1 = 0,5 кг * 4200 Дж/кг∙°C * 80°C = 168000 Дж

Теперь посчитаем тепло, необходимое для нагрева алюминиевого котелка: Q2 = m * c * Δt, где m = 0,2 кг (масса котелка) c = 920 Дж/кг∙°C (удельная теплоемкость алюминия)

Q2 = 0,2 кг * 920 Дж/кг∙°C * 80°C = 14720 Дж

Теперь найдем тепло, необходимое для испарения воды: Q3 = m * L, где m = 0,5 кг (масса воды) L = 2260000 Дж/кг (удельная теплота испарения воды)

Q3 = 0,5 кг * 2260000 Дж/кг = 1130000 Дж

Теперь найдем общее количество тепловой энергии, которое необходимо для вскипячивания 0,5 литров воды: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 168000 Дж + 14720 Дж + 1130000 Дж = 1294720 Дж

Теперь найдем долю тепловой энергии, которая идет на вскипячивание 0,5 литров воды при сгорании березовых дров массой 1,4 кг: Доля = Q / (Q + Q4), где Q4 = 1,4 кг * 1,3*10^7 Дж/кг (удельная теплоемкость березовых дров)

Q4 = 1,4 кг * 1,3*10^7 Дж/кг = 18200000 Дж

Доля = 1294720 Дж / (1294720 Дж + 18200000 Дж) ≈ 0,066 (или 6,6%)

Таким образом, примерно 6,6% тепловой энергии, выделяемой при сгорании березовых дров, идет на вскипячивание 0,5 литров воды в алюминиевом котелке.