Сколько природного газа было использовано для нагрева 1.1 литра воды с 20 градусов Цельсия до кипения на газовой плите

Magicheskiy_Feniks

43

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знание формулы для расчета количества теплоты, которое выделяется при сжигании газа. Формула имеет вид:

$Q=mc\mathrm{\Delta }T$,

где $Q$ - количество теплоты, $m$ - масса вещества, $c$ - удельная теплоемкость вещества, $\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Для нашей задачи нам понадобится обратная задача - найти массу газа, исходя из известного количества тепла.

Сначала найдем количество теплоты, которое необходимо передать воде, чтобы ее нагреть от 20 до 100 градусов Цельсия. Для этого воспользуемся формулой:

$Q=mc\mathrm{\Delta }T$,

где $m$ - масса воды, $c$ - удельная теплоемкость воды, $\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Масса воды $m$ равна ее плотности умноженной на объем:

$m=\rho V$,

где $\rho$ - плотность воды, $V$ - объем. В нашем случае, объем воды $V$ равен 1.1 литру, а плотность воды $\rho$ примерно равна 1 г/мл или 1 кг/л.

Подставляем значения в формулу:

$m=1\text{кг/л}\times 1.1\text{л}=1.1\text{кг}$.

Теплоемкость воды $c$ примерно равна 4.18 Дж/(г $\cdot$ С).

Подставляем все значения в формулу:

$Q=1.1\text{кг}\times 4.18\text{Дж/(г }\cdot \text{ С)}\times (100-20)\text{°C}=454.36\text{кДж}$.

Теперь, зная, что весь выделенный при сжигании газа теплота пошел на нагревание воды, мы можем найти количество природного газа, которое было использовано.

Удельная теплота сгорания природного газа $Q_{\text{газ}}$ равна примерно 55.5 МДж/м³ (мегаджоулей на кубический метр).

Количество газа $V_{\text{газа}}$ можно найти с помощью формулы:

$Q_{\text{газа}}=V_{\text{газа}}\cdot Q_{\text{газ}}$,

где $Q_{\text{газа}}$ - количество теплоты, выделенное при сжигании газа, $Q_{\text{газ}}$ - удельная теплота сгорания газа.

Переставляя формулу и подставляя значения, мы получаем:

$V_{\text{газа}}=\frac{Q_{\text{газа}}}{Q_{\text{газ}}}$,

$V_{\text{газа}}=\frac{454.36\text{кДж}}{55.5\text{МДж/м³}}=0.00818\text{м³}$.

Таким образом, при сжигании газа для нагрева 1.1 литра воды с 20 градусов Цельсия до кипения использовалось примерно 0.00818 м³ природного газа.