У резервуарі нагрівача знаходиться 800г гасу. Скільки води можна нагріти в алюмінієвій каструлі масою 11 кг цією кількістю гасу від 10 до 100 °С, якщо ККД нагрівника 40%? ХЕЛП 25б!
Табличные величины могут иметь немного другие значения, если хотите совпадения с ответами из задачника, смотрите, какие они указаны у вас в учебнике.
1. Q = cm(T1 - T0) c - теплоёмкость воды, c = 4.2 * 10^3 Дж / (кг °C) T0 = 100 °C - температура кипения воды Q = -1680 * 10^3 Дж, знак "-", так как вода отдавала тепло m = ρ V, где ρ = 1 кг/л - плотность воды.
Пусть в результате в калориметре установилась температура T0. Очевидно, что вода и калориметр будут нагреваться до T0, а гиря остывать до этой температуры.
Составим уравнение теплового баланса для системы "калориметр-вода-гиря", считая, что обмен энергией с окружающей средой отсутствует (сколько тепла отдала гиря - столько и забрали калориметр с водой) :
mВ*cВ*(T0-TВ) +mК*cК*(T0-TК) =mГ*cГ*(TГ-T0),
где mВ - масса воды, cВ - удельная теплоемкость воды, TВ -начальная температура воды в градусах Кельвина.
mК - масса калориметра, cК - удельная теплоемкость латуни, TК - начальная температура калориметра в градусах Кельвина.
mГ - масса гири, cГ - удельная теплоемкость железа, TГ - начальная температура гири в градусах Кельвина.
Подставив в это уравнение cВ=4200 Дж/кг0С, cК=380 Дж/кг0С, cГ=460 Дж/кг0С, и учитывая, что температура в градусах Кельвина = температуре в градусах Цельсия+273, найдём искомую температуру T0:
1. Q = cm(T1 - T0)
c - теплоёмкость воды, c = 4.2 * 10^3 Дж / (кг °C)
T0 = 100 °C - температура кипения воды
Q = -1680 * 10^3 Дж, знак "-", так как вода отдавала тепло
m = ρ V, где ρ = 1 кг/л - плотность воды.
cρVT1 - cρVT0 = Q
cρVT1 = cρVT0 + Q
T1 = T0 + Q / cρV = (100 - 1680/(4.2 * 1 * 5)) °С = 20 °С
2. Q = qm, q = 1 * 10^7 Дж/кг - удельная теплота сгорания дров
m = ρV, ρ = 700 кг/м3 - плотность дров
Q = qρV = 10^7 * 700 * 5 Дж = 35 * 10^9 Дж = 35 ГДж
3. Температура плавления свинца 420 °С, чтобы растопить свинец, надо сначала нагреть его до температуры плавления.
Нагрев: Q1 = cm(T1 - T0), с = 380 Дж / (кг °С)
Плавление: Q2 = λm, λ = 1,2 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота плавления цинка
Суммарная теплота Q = Q1 + Q2
Q = m(c(T1 - T0) + λ) = 0.5 * (380 * 400 + 1.2 * 10^5) Дж = 0,5 * (152 + 120) * 10^3 Дж = 136 кДж