Сколько природного газа нужно исчерпать, чтобы превратить 2 кг льда, находящегося при температуре -10 *С, в воду
Сколько природного газа нужно исчерпать, чтобы превратить 2 кг льда, находящегося при температуре -10 *С, в воду при 100 *С? КПД нагревательной системы
Yaksha_32 24
Для решения данной задачи нам понадобятся законы сохранения энергии и теплопередачи. Давайте начнем пошагово.Шаг 1: Вычислим количество теплоты, необходимое для плавления льда при температуре -10 *С и превращения его в воду при температуре 0 *С.
Теплота, необходимая для плавления льда, определяется по формуле \(Q = m \cdot L\), где \(m\) - масса вещества, а \(L\) - удельная теплота плавления для данного вещества. Для льда удельная теплота плавления равна 334 кДж/кг.
Масса льда \(m\) равна 2 кг, поэтому теплота, необходимая для плавления льда, равна \(Q_1 = 2 \cdot 334\,кДж\).
Шаг 2: Вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания полученной воды от 0 *С до 100 *С.
Теплота, необходимая для нагревания воды, определяется по формуле \(Q = m \cdot C \cdot \Delta T\), где \(m\) - масса воды, \(C\) - удельная теплоемкость воды, а \(\Delta T\) - изменение температуры.
Масса полученной воды \(m\) также равна 2 кг, удельная теплоемкость воды \(C\) составляет около 4.18 кДж/(кг * К), а изменение температуры \(\Delta T\) равно \(100 - 0 = 100\) *С.
Теплота, необходимая для нагревания полученной воды, равна \(Q_2 = 2 \cdot 4.18 \cdot 100\,кДж\).
Шаг 3: Найдем общее количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду при 100 *С.
Общая теплота равна сумме теплоты для плавления льда и теплоты для нагревания воды:
\[Q_{общ} = Q_1 + Q_2\]
Подставим значения:
\[Q_{общ} = (2 \cdot 334) + (2 \cdot 4.18 \cdot 100)\,кДж\]
Вычислим:
\[Q_{общ} = 668 + 836\,кДж = 1504\,кДж\]
Таким образом, для превращения 2 кг льда, находящегося при температуре -10 *С, в 2 кг воды при 100 *С необходимо исчерпать 1504 кДж природного газа.
КПД нагревательной системы является отношением полученной энергии (в данном случае 1504 кДж) к затраченной энергии, умноженной на 100%:
\[КПД = \frac{Полученная\,энергия}{Затраченная\,энергия} \times 100\%\]
В данной задаче нам не даны данные о затраченной энергии, поэтому мы не можем точно определить КПД нагревательной системы.