Дано:
T=27°С=300°К
V=30л=30*10⁻³ м³
t=10 час
расход 10 г/час
Ратм=100кПа
Рассуждаем так:
Сколько понадобиться водорода для работы горелки
m=10 г/час * 10час= 100 гр=0,1 кг
А далее самое интересное:
Чтобы газ выходил из горелки на него действует атмосферное давление. Когда давление внутри выравняется с атмосферным- газ перестанет выходить.
Найдем ИЗбыточное давление газа
для этого воспользуемся формулой Клайперона-Менделеева
pV=mRT/μ
где m=0.1 кг, R(универсальная газовая постоянная)=8,31 Дж/моль*К
T=300К; μ=1 ; V=30*10⁻³ м³
Δp=mRT/Vμ=(0.1(кг)*8.31 (Дж/моль*К)*300(К))/(30*10⁻³(м³)*1)=
=8,31*10³ Па= 8,31 кПа
Тогда необходимое давление p=Pатм+Δр=100+8,31=108,31 кПа
mv^2/2*0,8=Q
По условию задачи половина выделившегося теплоты уходит на нагревании борта и половина ядра раскалился втрое больше чем другая. Тогда:
Q/2=(m/2)cdt+(m/2)c(dt/3)=(2/3)mcdt
Объединим обе уравнение:
mv^2/5=(2/3)mcdt
v^2=(10/3)cdt
v=((10/3)cdt)^(1/2)
v=1км/с