Для решения данной задачи, нам необходимо учесть два основных аспекта: изменение теплоты и количество угля, необходимое для этого.
1. Изменение теплоты:
Мы знаем, что 50% льда испаряется, что означает, что оставшиеся 50% (5 кг) превращаются в воду. Изменение теплоты можно вычислить с помощью формулы:
Изменение теплоты = масса * удельная теплота плавления
Для льда, удельная теплота плавления составляет 334 кДж/кг.
Подставим это в формулу:
Изменение теплоты = 5 кг * 334 кДж/кг = 1670 кДж
Так как энергия в виде теплоносителя (уголь) перешла в воду, можно использовать формулу:
Изменение теплоты = масса угля * теплоёмкость угля * температурный коэффициент.
Нам известно, что температура изменилась от -10 градусов до кипения (100 градусов Цельсия), поэтому температурный коэффициент равен: 100 градусов - (-10 градусов) = 110 градусов Цельсия.
Теплоёмкость угля (C) составляет около 25 кДж/кг * градус Цельсия.
Подставим известные значения в формулу:
1670 кДж = масса угля * 25 кДж/кг * градус Цельсия * 110 градусов Цельсия
Теперь можем найти массу угля:
масса угля = 1670 кДж / (25 кДж/кг * градус Цельсия * 110 градусов Цельсия)
масса угля = 0.608 кг
2. Теперь мы можем найти количество угля, используя коэффициент полезного действия (КПД) установки.
КПД – это отношение полезного эффекта к затратам энергии.
Формула для расчета количества угля:
масса угля, необходимая для процесса = масса угля / КПД
Подставим известные значения:
масса угля, необходимая для процесса = 0.608 кг / 0.2 = 3.04 кг
Значит, нам потребуется около 3.04 кг угля для превращения 10 кг льда при температуре -10 градусов в воду, нагретую до кипения, с учетом того, что 50% льда испарилось.
1. Изменение теплоты:
Мы знаем, что 50% льда испаряется, что означает, что оставшиеся 50% (5 кг) превращаются в воду. Изменение теплоты можно вычислить с помощью формулы:
Изменение теплоты = масса * удельная теплота плавления
Для льда, удельная теплота плавления составляет 334 кДж/кг.
Подставим это в формулу:
Изменение теплоты = 5 кг * 334 кДж/кг = 1670 кДж
Так как энергия в виде теплоносителя (уголь) перешла в воду, можно использовать формулу:
Изменение теплоты = масса угля * теплоёмкость угля * температурный коэффициент.
Нам известно, что температура изменилась от -10 градусов до кипения (100 градусов Цельсия), поэтому температурный коэффициент равен: 100 градусов - (-10 градусов) = 110 градусов Цельсия.
Теплоёмкость угля (C) составляет около 25 кДж/кг * градус Цельсия.
Подставим известные значения в формулу:
1670 кДж = масса угля * 25 кДж/кг * градус Цельсия * 110 градусов Цельсия
Теперь можем найти массу угля:
масса угля = 1670 кДж / (25 кДж/кг * градус Цельсия * 110 градусов Цельсия)
масса угля = 0.608 кг
2. Теперь мы можем найти количество угля, используя коэффициент полезного действия (КПД) установки.
КПД – это отношение полезного эффекта к затратам энергии.
Формула для расчета количества угля:
масса угля, необходимая для процесса = масса угля / КПД
Подставим известные значения:
масса угля, необходимая для процесса = 0.608 кг / 0.2 = 3.04 кг
Значит, нам потребуется около 3.04 кг угля для превращения 10 кг льда при температуре -10 градусов в воду, нагретую до кипения, с учетом того, что 50% льда испарилось.