Сколько дров понадобится сжечь, чтобы истопить кирпичную печь? КПД печи равен 25%, масса печи 1,5 т, в процессе протапливания температура печи меняется от 10°С до 70°С.

Чтобы рассчитать, сколько дров потребуется для отопления кирпичной печи, нужно учесть несколько факторов: КПД печи, массу печи, изменение температуры и теплоёмкость материала печи. Давайте пошагово разберёмся.

1. Определение необходимого количества тепла для нагрева печи.

Для начала нужно рассчитать, сколько энергии потребуется для того, чтобы повысить температуру печи с 10°C до 70°C. Для этого используется формула:

где:

• $Q$ — количество тепла, которое нужно для нагрева печи (в джоулях),
• $m$ — масса печи (в килограммах),
• $c$ — удельная теплоёмкость материала печи (в Дж/кг·°C),
• $\Delta T$ — изменение температуры (в °C).

Масса печи: $m = 1500 \, \text{кг}$.

Средняя удельная теплоёмкость кирпича (или похожего материала) составляет примерно $c = 0,84 \, \text{Дж/г·°C}$, что эквивалентно $840 \, \text{Дж/кг·°C}$ (так как 1 г = 0,001 кг).

Изменение температуры: $\Delta T = 70°C - 10°C = 60°C$.

Теперь подставляем данные в формулу:

То есть, для нагрева печи до нужной температуры требуется 75,6 МДж энергии.

2. Учет КПД печи.

Печь имеет КПД 25%. Это означает, что только 25% тепла, которое мы выделяем в процессе сжигания дров, идёт на нагрев самой печи. Остальные 75% теряются.

Чтобы учесть этот КПД, мы делим необходимое количество тепла на эффективность:

Это количество энергии, которое должно быть выделено при сжигании дров, чтобы отопить печь.

3. Количество дров.

Теперь нам нужно понять, сколько энергии выделяют дрова при сжигании. Средняя теплотворная способность сухих дров (дуб или береза) составляет около 15 МДж/кг. Это значит, что 1 кг дров выделяет 15 МДж тепла.

Чтобы рассчитать необходимое количество дров, делим требуемую энергию на теплотворную способность:

Итак, для того чтобы нагреть кирпичную печь с массой 1,5 т с 10°C до 70°C, при КПД 25%, потребуется около 20,2 кг дров.

Итог:

Для отопления кирпичной печи, в зависимости от её массы, температуры и КПД, потребуется примерно 20-22 кг дров, если они имеют среднюю теплотворную способность около 15 МДж/кг.