Question

При модернизации системы водяного отопления печь, работающую на дровах, заменили на печь, работающую на природном газе. Удельная теплота сгорания дров 10^7 ДЖ/кг, природного газа- 3,2×10^7 ДЖ/кг. Как нужно изменить (увеличить или уменьшить) масса топлива, сжигаемого в печи в единицу времени, для того чтобы сохранить прежнюю скорость циркуляции воды в отопительной системе? Ответ поясните.

Answer 1

Уменьшить.Скорость циркуляции воды в отопительной системе при прочих равных условиях определяется скоростью нагревания воды в котле.
 При сгорании природного газа выделяется большее количество теплоты, чем при сгорании такой же массы дров, и вода в котле нагревается быстрее. Поэтому,для сохранения прежней скорости циркуляции воды в системе необходимо уменьшить массу сжигаемого в печи топлива.

Answer 2

Для ответа на данный вопрос необходимо учесть закон сохранения энергии.

Известно, что теплота сгорания дров составляет 10^7 Дж/кг, а теплота сгорания природного газа составляет 3,2×10^7 Дж/кг.

Для поддержания прежней скорости циркуляции воды в отопительной системе нужно, чтобы количество тепла, получаемое от сгорания топлива, оставалось прежним. Пусть массы сгоревшего топлива, работающего на дровах и природном газе, составляют m1 и m2 соответственно.

Согласно закону сохранения энергии, количество тепла, выделившееся при сгорании топлива, равно энергии, потраченной на нагревание воды, то есть:

Q = c * m * ΔT,

где Q - количество тепла, выделившееся при сгорании топлива, c - удельная теплоемкость воды, m - масса воды, ΔT - изменение температуры воды.

Так как скорость циркуляции воды остается прежней, то изменение температуры долины должно быть одинаковым для каждой из печей. Поэтому можно записать:

m1 * c * ΔT1 = m2 * c * ΔT2,

где ΔT1 и ΔT2 - изменение температуры воды для печей на дровах и на природном газе соответственно. Так как ΔT1 = ΔT2, то m1 = m2.

Таким образом, масса топлива, сжигаемого в печи в единицу времени, должна остаться прежней при замене печи на природный газ.