Се́рная кислота́ H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с сильнокислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3. Если молярное отношение SO3 : H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 — раствор SO3 в серной кислоте (олеум). Токсична, и относится к высокоопасным веществам (2-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007).
Дано:
t1 = -24 °C
t2 = 0 °C
t3 = 50 °C
V = 8 л
n = 8%
р льда = 900 кг/м³
с льда = 2100 Дж/кг•°С
Л льда = 330 кДж/кг = 330 000 Дж/кг
p воды = 1000 кг/м³
с воды = 4200 Дж/кг•°С
q дров = 10 МДж/кг = 10 000 000 Дж/кг
Найти:
m дров = ? кг
Сначала нужно нагреть лёд до 0 °С, предварительно узнав массу льда:
V = литры / 1000
m = p*V
Q1 = c льда *m льда *|t2 - t1| = с льда * р льда * V льда * |t2 - t1| = 2100 * 900 * 8/1000 * |0 - (-24)| = 210 * 9 * 8 * 24 = 362 880 Дж
Далее нужно расплавить лёд:
Q2 = Л льда * m льда = Л льда * p льда * V льда = 330 000 * 900 * 8/1000 = 33 000 * 9 * 8 = 2 376 000 Дж
Теперь остаётся только нагреть получившуюся воду:
Q3 = c воды * m воды * |t3 - t2| = с воды * р воды * V воды * |t3 - t2| = 4200 * 1000 * 8/1000 * |50 - 0| = 4200 * 8 * 50 = 1 680 000 Дж
Теперь выясним количество затраченной энергии с учётом КПД:
n = Q полезная / Q затраченная * 100%
Q затраченная = Q полезная / n * 100%
Q полезная = Q1 + Q2 + Q3
Q затраченная = (Q1 + Q2 + Q3) / n * 100% = (362 880 + 2 376 000 + 1 680 000) / 8 * 100 = 441 888 000 / 8 = 55 236 000 Дж
Остаётся выяснить, сколько кг дров было затрачено на всё это:
Q затраченная = q дров * m дров
m дров = Q затраченная / q дров = 55 236 000 / 10 000 000 = 5,5236 кг = 5,6 кг
ответ: 5,6 кг.
