Определит , какую массу керосина надо сжечь на горелке с КПД 25% , чтобы из 2 кг льда , взятого при 0 c , получить воду при 100 c ?

Для ответа на ваш вопрос необходимо учитывать несколько этапов: плавление льда, нагревание воды от 0 до 100 градусов и эффективность горелки. Для начала рассмотрим физические процессы и формулы.

1. Плавление льда: Энергия, необходимая для превращения льда в воду, определяется по формуле $Q_{пл} = m_{лед} \cdot \lambda$, где $m_{лед}$ - масса льда, а $\lambda$ - удельная теплота плавления льда (около 334 кДж/кг для воды).

2. Нагревание воды: Энергия, необходимая для нагревания воды от 0 до 100 градусов, определяется по формуле $Q_{нагр} = m_{вода} \cdot c \cdot \Delta T$, где $c$ - удельная теплоемкость воды (примерно 4.18 кДж/кг·°C), а $\Delta T$ - разница температур.

3. Эффективность горелки: КПД горелки определяет, какая доля энергии, выделяемой при сгорании керосина, реально используется для нагрева. Это означает, что если КПД горелки 25%, то только 25% от выделяемой энергии будет использовано для нагрева.

Теперь рассчитаем необходимое количество энергии и массу керосина.

Этап 1: Плавление льда

$Q_{пл} = 2 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 668 \, \text{кДж}$

Этап 2: Нагревание воды

$Q_{нагр} = 2 \, \text{кг} \times 4.18 \, \text{кДж/кг·°C} \times 100 \, \text{°C} = 836 \, \text{кДж}$

Общее количество энергии:

$Q_{общ} = Q_{пл} + Q_{нагр} = 668 \, \text{кДж} + 836 \, \text{кДж} = 1504 \, \text{кДж}$

Этап 3: Учёт КПД горелки

Теперь нужно учесть КПД горелки. Только 25% от общего количества энергии, выделяемой керосином, будет использоваться эффективно. Это означает, что общая энергия, которую должен выделить керосин, равна $Q_{общ} / 0.25$.

Для определения массы керосина нужно знать его удельную теплоту сгорания. Для керосина она составляет примерно 46 МДж/кг.

Таким образом, масса керосина $m_{керосин}$ будет равна $Q_{общ} / (0.25 \times удельная теплота сгорания керосина)$.

Подставим значения и рассчитаем:

$m_{керосин} = \frac{1504 \, \text{кДж}}{0.25 \times 46 \, \text{МДж/кг}}$

Преобразуем кДж в МДж для удобства расчетов (1 МДж = 1000 кДж):

$m_{керосин} = \frac{1504}{0.25 \times 46} \times \frac{1}{1000} \, \text{кг}$

Выполним расчет.