Сколько нужно сжечь керосин в керосинке чтобы довести от 15 до кипения 3 кг воды если КПД керосинки 30%

Для того чтобы определить, сколько керосина нужно сжечь в керосинке для доведения 3 кг воды от 15°C до кипения, необходимо рассчитать количество энергии, требуемое для нагрева воды, и учесть коэффициент полезного действия (КПД) керосинки.

Шаг 1: Определение энергии, необходимой для нагрева воды

Для расчета энергии, необходимой для нагрева воды, используем формулу:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

где:

• $Q$ — количество теплоты (в джоулях),
• $m$ — масса воды (в килограммах),
• $c$ — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4184 Дж/(кг·°C)),
• $\Delta T$ — изменение температуры (в °C).

В нашем случае:

• $m = 3 \, \text{кг}$
• Начальная температура воды = 15°C
• Температура кипения воды = 100°C
• $\Delta T = 100 - 15 = 85 \, \text{°C}$

Теперь подставим значения в формулу:

$Q = 3 \, \text{кг} \cdot 4184 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 85 \, \text{°C}$

Шаг 2: Расчет необходимой энергии

Теперь произведем вычисление:

$Q = 3 \cdot 4184 \cdot 85 = 106,530 \, \text{Дж}$

Шаг 3: Учет КПД керосинки

КПД керосинки составляет 30%, что означает, что только 30% энергии, выделяемой при сжигании керосина, используется для нагрева воды. Чтобы найти количество энергии, которое необходимо получить от сжигания керосина, нужно разделить требуемую энергию на КПД:

$Q_{\text{полная}} = \frac{Q}{\text{КПД}} = \frac{106530 \, \text{Дж}}{0.30}$

Шаг 4: Расчет полной энергии

$Q_{\text{полная}} = \frac{106530}{0.30} = 355,100 \, \text{Дж}$

Шаг 5: Расчет количества керосина

Для того чтобы определить, сколько керосина нужно сжечь, необходимо знать теплоту сгорания керосина. Обычно она составляет примерно 42 МДж/кг, что равно 42,000,000 Дж/кг.

Теперь найдем массу керосина:

$m_{\text{керосин}} = \frac{Q_{\text{полная}}}{\text{теплота сгорания}} = \frac{355100 \, \text{Дж}}{42000000 \, \text{Дж/кг}}$

Шаг 6: Финальный расчет

$m_{\text{керосин}} = \frac{355100}{42000000} \approx 0.00845 \, \text{кг}$

Таким образом, для доведения 3 кг воды от 15 до 100°C в керосинке с КПД 30% необходимо сжечь примерно 0.00845 кг, или 8.45 грамма керосина.