Скільки води можна нагріти від 15°С до точки кипіння, якщо спалюється 10 кг сухих дров?

Звездопад_Фея

38

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать формулу для расчета количества теплоты, которое необходимо передать для нагрева воды. Формула выглядит следующим образом:

\(Q = mc\Delta T\)

Где:
\(Q\) - количество теплоты,
\(m\) - масса вещества, в данном случае вода,
\(c\) - удельная теплоемкость вещества, в данном случае вода,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Нам дано, что масса сухих дров составляет 10 кг. Предположим, что все выделившееся тепло полностью передается воде. Тогда количество теплоты будет равно количеству выделившихся теплоэнергии при сгорании дров.

Для расчета количества теплоты нам понадобится знать удельную теплоту сгорания дров. Пусть она равна \(Q_{дров}\) (выражается в Дж/кг). Затем мы можем найти общее количество выделившейся теплоэнергии, умножив удельную теплоту сгорания на массу дров:

\(Q_{всего} = Q_{дров} \cdot m\)

Теперь мы можем расчитать количество теплоты, необходимое для нагрева воды. Представим, что мы сначала нагреем воду до точки кипения и только затем, когда вся вода будет находиться в состоянии кипения, будет выделяться дополнительное количество тепла для превращения воды в пар.

1. Расчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до точки кипения при заданном изменении температуры \(\Delta T_1 = T_{кип} - T_1\) (где \(T_{кип}\) - температура кипения воды, а \(T_1\) - начальная температура):

\(Q_1 = mc\Delta T_1\)

2. Расчитаем количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар при температуре кипения при заданном изменении температуры \(\Delta T_2 = T_2 - T_{кип}\) (где \(T_2\) - желаемая конечная температура):

\(Q_2 = mL\)

Где:
\(L\) - удельная теплота парообразования (равна 2 260 000 Дж/кг для воды).

3. Общее количество теплоты, необходимое для нагрева воды до точки кипения и ее превращения в пар, будет равно сумме \(Q_1\) и \(Q_2\):

\(Q_{вода} = Q_1 + Q_2\)

Теперь мы можем решить задачу, подставив известные значения в формулу.

Удельная теплота сгорания дров \(Q_{дров}\) и удельная теплоемкость воды \(c\) - это известные физические величины. Температура кипения воды \(T_{кип}\) составляет 100°С, а начальная температура \(T_1\) - 15°С. Предположим, что желаемая конечная температура \(T_2\) также составляет 100°С.

Теперь, когда у нас есть все данные, нужно только подставить и рассчитать количество теплоты \(Q_{всего}\), и затем провести расчеты для \(Q_1\) и \(Q_2\).