Question

Чтобы довести на бензиновом примусе до кипения воду в полном трехлитровом котелке, туристы сожгли 100 г бензина. Начальная температура воды 20 °C.
а) Какое кол-во теплоты надо передать воде в отелке, чтобы довести ее до кипения?
б) Какое кол-во теплоты выделилось при сгорании 100 г бензина?
в) Какую часть кол-ва теплоты, выделившегося при сгорании бензина, составляет кол-во теплоты, переданное воде в котелке.
г) Чему равен КПД примуса?

Answer 1

m₁ = 100 г = 0,1 кг - масса бензина

q₁ = 44 МДж/кг = 44·10⁶ Дж/кг - удельная теплота сгорания бензина

m₂ = 3 кг - масса 3-х литров воды

t₁ = 20 °C - начальная температура воды

t₂ = 100 °C - температура кипения воды

с₂ = 4 200 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость воды

а)

При сгорании бензина выделилось теплоты

Q₁ = q₁ · m₁  = 44·10⁶ · 0,1 = 4,4·10⁶  (Дж) = 4,4 МДж

б)

Для доведения воды до кипения потребовалось теплоты

Q₂ = c₂ · m₂ · (t₂ - t₁) = 4200 · 3 · (100 - 20) =  1 008 000 (Дж) = 1,008 Мдж

в)

Отношение энергии, затраченной на подогрев воды, и энергии, выделившейся при сгорании бензина

$Q_2 : Q_1 = 1.008 :4.4 \approx 0.229$

г)

КПД примуса

$\eta = \dfrac{Q_2}{Q_1}\cdot 100\% = 0.229\cdot 100\% \approx 22.9 %$

Или с точностью до 1%

η = 23%