Сколько каменного угля необходимо сжечь ,чтобы превратить в пар 100кг льда взятого при температуре

Ответы на вопрос

Отвечает Иванчук Яна.

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно рассчитать, сколько тепла потребуется для того, чтобы расплавить 100 кг льда и превратить его в пар, а затем, зная эффективность сжигания угля, вычислить необходимое количество угля для получения этого тепла.

Шаг 1. Расчёт тепла, необходимого для нагрева льда и превращения его в пар

Масса льда: 100 кг
Температура плавления льда: 0°C (исходная температура льда, его нужно нагреть с 0°C до 100°C, а затем превратить в пар).
Теплота плавления льда: 334 кДж/кг. Это количество тепла нужно для того, чтобы расплавить 1 кг льда.
Теплота парообразования воды: 2260 кДж/кг. Это количество тепла нужно для того, чтобы превратить 1 кг воды в пар при 100°C.

Теперь нужно посчитать общее количество тепла для всей массы льда.

1.1. Тепло для плавления льда

Чтобы расплавить 100 кг льда, нужно:

Q_{\text{плавление}} = 100 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 33,400 \, \text{кДж}

1.2. Тепло для нагрева воды от 0°C до 100°C

Для нагрева 100 кг воды с 0°C до 100°C используем удельную теплоёмкость воды, которая равна 4.18 кДж/кг·°C:

Q_{\text{нагрев}} = 100 \, \text{кг} \times 4.18 \, \text{кДж/кг·°C} \times 100°C = 41,800 \, \text{кДж}

1.3. Тепло для превращения воды в пар

Для превращения 100 кг воды в пар потребуется:

Q_{\text{пар}} = 100 \, \text{кг} \times 2260 \, \text{кДж/кг} = 226,000 \, \text{кДж}

1.4. Общее количество тепла

Теперь складываем все эти значения:

Q_{\text{total}} = Q_{\text{плавление}} + Q_{\text{нагрев}} + Q_{\text{пар}} = 33,400 \, \text{кДж} + 41,800 \, \text{кДж} + 226,000 \, \text{кДж} = 301,200 \, \text{кДж}

Итак, для того чтобы превратить 100 кг льда в пар, потребуется 301,200 кДж энергии.

Шаг 2. Рассчитаем, сколько угля нужно сжечь

Теперь, зная, что КПД топки составляет 70%, нужно учесть, что не вся энергия, получаемая от сжигания угля, будет использована эффективно. В 100% эффективности нам нужно 301,200 кДж, но из-за КПД только 70% этой энергии будет превращено в полезное тепло.

Соответственно, чтобы учесть КПД, нам нужно больше энергии:

Q_{\text{необходимое}} = \frac{301,200 \, \text{кДж}}{0.7} \approx 430,285 \, \text{кДж}

Теперь необходимо узнать, сколько каменного угля нужно для получения такого количества энергии. Обычно, для каменного угля теплотворная способность составляет около 24 МДж/кг (или 24,000 кДж/кг).

Тогда масса угля, которую нужно сжечь, будет:

m_{\text{уголь}} = \frac{430,285 \, \text{кДж}}{24,000 \, \text{кДж/кг}} \approx 17.9 \, \text{кг}

Ответ:

Для того чтобы превратить 100 кг льда в пар при КПД топки 70%, необходимо сжечь примерно 18 кг каменного угля.

Сколько каменного угля необходимо сжечь ,чтобы превратить в пар 100кг льда взятого при температуре плавления ?КПД топки 70%