Вопрос задан 10.02.2025 в 17:34. Предмет Физика. Спрашивает Ракович Ольга.

сколько граммов древесного угля надо сжечь в самоваре, емкость которого 5л, чтобы нагреть в нем воду от 20 до 100 градусов? Учесть, что только 25% выделяемой энергии расходуется на нагревание?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Синевич Алина.

Чтобы определить, сколько древесного угля нужно сжечь для нагревания воды в самоваре, выполним расчёты по этапам.

1. Расчет энергии, необходимой для нагрева воды

Формула для расчёта количества тепла, необходимого для нагрева воды:

Q=m⋅c⋅ΔTQ = m \cdot c \cdot \Delta T

Где:

  • QQ — количество тепла (в Джоулях),
  • mm — масса воды (в килограммах),
  • cc — удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/кг\cdotp°C4200 \, \text{Дж/кг·°C}),
  • ΔT\Delta T — разница температур (ΔT=Tконечная−Tначальная\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}}).

Масса воды в самоваре равна объёму, так как плотность воды равна 1 кг/л1 \, \text{кг/л}. Объём самовара 5 л5 \, \text{л}, следовательно, масса воды m=5 кгm = 5 \, \text{кг}.

Разница температур:

ΔT=100−20=80 °C.\Delta T = 100 - 20 = 80 \, \text{°C}.

Подставим значения в формулу:

Q=5⋅4200⋅80=1 680 000 Дж.Q = 5 \cdot 4200 \cdot 80 = 1\,680\,000 \, \text{Дж}.

Итак, на нагрев воды от 20 до 100 градусов потребуется 1 680 000 Дж1\,680\,000 \, \text{Дж}.


2. Учет КПД (полезного использования энергии)

Согласно условию, только 25% выделяемой энергии древесного угля используется для нагрева воды. То есть КПД η=0.25\eta = 0.25.

Общее количество энергии, которое должен выделить уголь:

Qуголь=Qη.Q_{\text{уголь}} = \frac{Q}{\eta}.

Подставим значения:

Qуголь=1 680 0000.25=6 720 000 Дж.Q_{\text{уголь}} = \frac{1\,680\,000}{0.25} = 6\,720\,000 \, \text{Дж}.

3. Энергия, выделяемая при сжигании древесного угля

Удельная теплота сгорания древесного угля составляет примерно 30 МДж/кг30 \, \text{МДж/кг} (или 30 000 000 Дж/кг30\,000\,000 \, \text{Дж/кг}).

Чтобы найти массу угля, которую нужно сжечь, используем формулу:

mуголь=Qугольq,m_{\text{уголь}} = \frac{Q_{\text{уголь}}}{q},

где:

  • mугольm_{\text{уголь}} — масса угля (в кг),
  • qq — удельная теплота сгорания угля (30 000 000 Дж/кг30\,000\,000 \, \text{Дж/кг}).

Подставим значения:

mуголь=6 720 00030 000 000≈0.224 кг.m_{\text{уголь}} = \frac{6\,720\,000}{30\,000\,000} \approx 0.224 \, \text{кг}.

4. Перевод в граммы

0.224 кг=224 г0.224 \, \text{кг} = 224 \, \text{г}.


Ответ

Для нагревания воды от 20 до 100 градусов в самоваре объёмом 5 литров, при условии, что только 25% энергии идёт на нагрев, потребуется примерно 224 грамма древесного угля.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос