На нагрівнику із ККД 50% в залізній каструлі масою 2 кг необхідно довести до кипіння 5 л води, що має температуру 25 °С. Визначте витрати природного газу на нагрівання води й каструлі.
Ответы
Ответ:
Спочатку знайдемо кількість тепла, необхідну для підігріву води з температури 25 °C до кипіння. За формулою Q = mcΔT, де Q - кількість тепла, m - маса води, c - специфічна теплоємність води, ΔT - різниця температур, розрахуємо:
Q1 = m1 * c * ΔT1
де:
m1 = 5 кг - маса води,
c = 4.18 кДж/(кг*°C) - специфічна теплоємність води,
ΔT1 = 100 °C - різниця температур (для переходу від 25 °C до 100 °C).
Q1 = 5 * 4.18 * (100-25) = 5 * 4.18 * 75 = 1567.5 кДж
Тепер знайдемо кількість тепла, необхідну для нагрівання каструлі до кипіння. За формулою Q = mcΔT, де Q - кількість тепла, m - маса каструлі, c - специфічна теплоємність заліза, ΔT - різниця температур, розрахуємо:
Q2 = m2 * c * ΔT2
де:
m2 = 2 кг - маса каструлі,
c = 0.45 кДж/(кг*°C) - специфічна теплоємність заліза,
ΔT2 = 100 °C - різниця температур (для переходу від кімнатної температури до 100 °C).
Q2 = 2 * 0.45 * (100-25) = 2 * 0.45 * 75 = 67.5 кДж
Отже, загальна кількість тепла, яку необхідно передати воді та каструлі, щоб довести їх до кипіння, дорівнює:
Q = Q1 + Q2 = 1567.5 + 67.5 = 1635 кДж
Тепер можемо розрахувати витрати природного газу на нагрівання. За формулою Q = mcΔT, де Q - кількість тепла, m - маса газу, c - теплоємність газу (наприклад, для природного газу це близько 35 МДж/м³), ΔT - різниця температур, розрахуємо:
Q = m * c * ΔT
m = Q / (c * ΔT) = 1635 / (35 * 100) = 0.468 м³
Тому, витрати природного газу на нагрівання води й каструлі становлять 0.468 м³.
Объяснение: