Скільки природного газу необхідно для нагрівання 2 л спирту і залізної каструлі масою 1,5 кг з ккд 45% до кипіння

Shustrik

20

Чтобы найти количество природного газа, необходимого для нагрева спирта и кастрюли, мы можем использовать формулу:

\(Q = mc\Delta T\)

где:
\(Q\) - количество тепла, необходимого для нагрева,
\(m\) - масса вещества,
\(c\) - удельная теплоемкость,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Сперва мы найдем количество тепла, необходимого для нагрева спирта. Удельная теплоемкость спирта зависит от его состава, обычно она составляет около 2.5 Дж/г°C. Масса спирта равна 2 литрам, что эквивалентно 2000 граммам. Изначальная температура спирта равна 25°C, а температура кипения спирта составляет около 80°C. Поэтому, изменение температуры равно:

\(\Delta T_{спирт} = 80 - 25 = 55°C\)

Теперь мы можем найти количество тепла, необходимого для нагрева спирта:

\(Q_{спирт} = mc\Delta T_{спирт}\)

\(Q_{спирт} = 2000 \cdot 2.5 \cdot 55\)

\(Q_{спирт} = 275000 Дж\)

Далее нам нужно найти массу железной кастрюли. В условии сказано, что масса кастрюли составляет 1,5 кг.

Теперь мы можем найти количество тепла, необходимого для нагрева кастрюли. Удельная теплоемкость железа составляет около 0,45 Дж/г°C. Изначальная температура кастрюли равна 25°C, а температура кипения железа составляет около 1538°C.

Поэтому, изменение температуры равно:

\(\Delta T_{кастрюля} = 1538 - 25 = 1513°C\)

Теперь мы можем найти количество тепла, необходимого для нагрева кастрюли:

\(Q_{кастрюля} = mc\Delta T_{кастрюля}\)

\(Q_{кастрюля} = 1.5 \cdot 0.45 \cdot 1513\)

\(Q_{кастрюля} = 1023 Дж\)

Теперь мы можем найти общее количество тепла, которое нужно для нагрева спирта и кастрюли:

\(Q_{общее} = Q_{спирт} + Q_{кастрюля}\)

\(Q_{общее} = 275000 + 1023\)

\(Q_{общее} = 276023 Дж\)

Наконец, мы можем найти количество природного газа, необходимое для процесса. КПД (коэффициент полезного действия) составляет 45%. Значит, только 45% энергии будет использовано для нагревания. Поэтому:

\(Q_{полезное} = 0.45 \cdot Q_{общее}\)

\(Q_{полезное} = 0.45 \cdot 276023\)

\(Q_{полезное} = 124210.35 Дж\)

Так как природный газ обычно измеряется в кубических метрах, нам нужно знать количество теплоты, которая выделяется при горении 1 кубического метра природного газа. Допустим, выделяется 55 МДж/м³.

Тогда нам нужно найти количество природного газа:

\(V_{газа} = \frac{Q_{полезное}}{55 \times 10^6}\)

\(V_{газа} = \frac{124210.35}{55 \times 10^6}\)

\(V_{газа} \approx 0.002257 М³\)

Таким образом, для нагревания спирта и кастрюли понадобится около 0.002257 кубических метров природного газа.