Сколько надо сжечь каменного угля в печи, чтобы превратить в пар 1,5 кг льда, взятого при температуре 0 градусов? Удельная теплота сгорания каменного угля. составляет 30 Мдж/кг, КПД печи - 60%.

Для решения этой задачи нужно определить количество тепла, необходимое для превращения 1,5 кг льда, взятого при температуре 0°C, в пар, а затем рассчитать, сколько каменного угля потребуется сжечь для получения этого количества тепла с учетом КПД печи.

Шаг 1: Рассчитаем общее количество тепла, необходимое для превращения льда в пар.

Процесс состоит из трёх этапов:

1. Плавление льда: Удельная теплота плавления льда $\lambda$ = 334 кДж/кг.
   Тепло для плавления льда:

   $$Q_1 = m \cdot \lambda = 1,5 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{кДж/кг} = 501 \, \text{кДж}.$$

2. Нагрев воды от 0°C до 100°C: Удельная теплоёмкость воды $c$ = 4,18 кДж/(кг·°C).
   Тепло для нагрева воды:

   $$Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta t = 1,5 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \cdot 100 \, \text{°C} = 627 \, \text{кДж}.$$

3. Испарение воды при 100°C: Удельная теплота парообразования воды $L$ = 2260 кДж/кг.
   Тепло для испарения воды:

   $$Q_3 = m \cdot L = 1,5 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 3390 \, \text{кДж}.$$

Общее количество тепла:

Шаг 2: Учтём КПД печи и рассчитаем требуемое количество угля.

КПД печи составляет 60%, то есть только 60% энергии, выделяющейся при сгорании угля, превращается в полезное тепло.
Удельная теплота сгорания каменного угля $q$ = 30 МДж/кг = 30 000 кДж/кг.

Полезная энергия, выделяемая при сжигании 1 кг угля:

Необходимая масса угля для получения 4518 кДж:

Ответ:

Для превращения 1,5 кг льда, взятого при температуре 0°C, в пар нужно сжечь примерно 0,25 кг каменного угля в печи с КПД 60%.