сколько керосина необходимо сжечь, для того чтобы 10 кг воды при 20 градусов нагреть до кипения и 1 кг ее обратить в пар

Для решения задачи нам нужно использовать теплоемкость воды, теплоту парообразования и количество энергии, необходимой для нагрева и превращения воды в пар.

Шаг 1: Определение данных

1. Начальные условия:

   • Масса воды (m) = 10 кг
   • Начальная температура (T₁) = 20 °C
   • Конечная температура (T₂) = 100 °C (температура кипения воды)
   • Масса пара (mₚ) = 1 кг

2. Физические константы:

   • Удельная теплоемкость воды (cₕ) ≈ 4,18 кДж/(кг·°C)
   • Удельная теплота парообразования (L) ≈ 2260 кДж/кг

Шаг 2: Расчет необходимого количества тепла

1. Для нагрева 10 кг воды от 20 °C до 100 °C:

   $$Q₁ = m \cdot cₕ \cdot (T₂ - T₁) = 10 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot (100 - 20) \, \text{°C}$$ $$Q₁ = 10 \cdot 4,18 \cdot 80 = 3344 \, \text{кДж}$$

2. Для превращения 1 кг воды в пар:

   $$Q₂ = mₚ \cdot L = 1 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 2260 \, \text{кДж}$$

3. Общее количество тепла (Q):

   $$Q_{total} = Q₁ + Q₂ = 3344 \, \text{кДж} + 2260 \, \text{кДж} = 5604 \, \text{кДж}$$

Шаг 3: Определение количества керосина

Теперь нужно выяснить, сколько керосина необходимо для получения такого количества тепла.

1. Теплота сгорания керосина (средняя) ≈ 42,5 МДж/кг (или 42500 кДж/кг).

2. Количество керосина (mₖ), необходимое для выделения 5604 кДж:

   $$mₖ = \frac{Q_{total}}{\text{Теплота сгорания керосина}} = \frac{5604 \, \text{кДж}}{42500 \, \text{кДж/кг}} \approx 0,132 \, \text{кг}$$

Ответ

Таким образом, для нагрева 10 кг воды от 20 °C до кипения и превращения 1 кг воды в пар потребуется примерно 0,132 кг керосина.