1. На спиртівці нагрівають сталеву посудину з водою при температурі 20°С. Яку
масу спирту потрібно спалити, щоб нагріти воду до 80°С? Маса посудини 100 г,
води – 250 г, ККД спиртівки становить 30%.
2. Скільки потрібно спалити кам’яного вугілля, щоб 8 кг води випарити?
3. Знайти ККД нагрівача, якщо 30 кг води нагріли на 50 °С, витративши 40 г
природного газу.
масу спирту потрібно спалити, щоб нагріти воду до 80°С? Маса посудини 100 г,
води – 250 г, ККД спиртівки становить 30%.
2. Скільки потрібно спалити кам’яного вугілля, щоб 8 кг води випарити?
3. Знайти ККД нагрівача, якщо 30 кг води нагріли на 50 °С, витративши 40 г
природного газу.
Answers & Comments
Відповідь:
Поясне1.
Щоб нагріти воду з 20°С до 80°С, необхідно перенести в неї теплоту в кількості q = c * m * ΔT, де c - теплоємність води, m - маса води, ΔT - температурний приріст. Теплоємність води становить c = 4.18 Дж/(кг°С). Маса води m = 250 г = 0.25 кг, температурний приріст ΔT = 80°С - 20°С = 60°С. Тому q = 4.18 Дж/(кг°С) * 0.25 кг * 60°С = 51.3 Дж.
Щоб перенести цю кількість теплоти, потрібно спалити спирту з масою m = q / (q' * η), де q' - теплота згорання спирту, η - ККД спиртівки. Теплота згорання спирту q' = 8.9 Дж/г, ККД спиртівки η = 0.3. Тому m = 51.3 Дж / (8.9 Дж/г * 0.3) = 68.3 г.
Отже, необхідно спалити 68.3 г спирту, щоб нагріти воду до 80°С.
2.
Для того, щоб спалити 8 кг води, необхідно спалити близько 28 кг кам'яного вугілля. Це означає, що потрібно найменше 28/0,7=40 кг кам'яного вугілля, щоб випарити 8 кг води.
Цей розрахунок припускає, що спалювання кам'яного вугілля буде проводитися в умовах стандартної температури та тиску, та що кам'яне вугілля буде використовуватися єдиним джерелом тепла. В реальності розрахунки можуть відрізнятися, залежно від реальних умов спалювання та інших факторів.
3.
Щоб знайти ККД нагрівача, вам необхідно розрахувати витрату енергії при розігріванні 3 кг води на 50°С. Для цього можна скористатися формулою:
Q = m * c * ΔT
де Q - витрата енергії, кДж;
m - маса води, кг;
c - теплоємність води, кДж/кг*°С;
ΔT - різниця температур, °С.
Теплоємність води на температурі 15°С становить 4,186 кДж/кг*°С. Оскільки ми розігріваємо воду з температури 15°С до 50°С, то різниця температур ΔT = 50 - 15 = 35°С. Тому, щоб розігріти 3 кг води на 50°С, нам потрібно буде витрати енергію у розмірі:
Q = 3 * 4,186 * 35 = 464,11 кДж.
Далі, щоб знайти ККД нагрівача, необхідно розрахувати співвідношення витрати енергії до маси палива, яке ви витратили. ККД нагрівача обчислюється так:
ККД = Q / m
де Q - витрата енергії, кДж;
m - маса палива, кг.
У вашому випадку ККД нагрівача буде рівним:
ККД = 464,11 кДж / 40 г = 11,65 кДж/г.
Це означає, що нагрівач має ККД 11,65 кДж/г, тобто для того, щоб розігріти 3 кг води на 50°С, він витратив 40 г природного газу.
Зауваження: ККД нагрівача залежить від багатьох факторів, таких як тип палива, ефективність нагрівача, температура повітря і т.д. Цей розрахунок надає лише орієнтовну ідею про ККД нагрівача у вашому конкретному випадку.
ння: