50 баллов СРОЧНО!!!!! Коля готовит шоколадный фонтан. Мальчику нужна водяная баня, чтобы растопить шоколад. Сколько природного газа нужно использовать Коле, чтобы превратить 0{,}3 \ кг0,3 кг воды температурой 20^{\circ}C20 ∘
C в пар?

Для решения этого вопроса, нам нужно учитывать несколько важных моментов в физике и термодинамике. Во-первых, нам необходимо определить, сколько энергии требуется, чтобы превратить 0,3 кг воды при температуре 20°C в пар. Во-вторых, нам нужно понять, как эффективно природный газ может преобразовать свою химическую энергию в тепловую энергию для этого процесса.

1. Определение необходимой энергии:

   a. Сначала нам нужно нагреть воду от 20°C до 100°C. Энергия, необходимая для этого, вычисляется по формуле: $Q_1 = mc\Delta T$, где:

   • $m = 0,3$ кг - масса воды,
   • $c = 4,186$ кДж/кг°C - удельная теплоемкость воды,
   • $\Delta T = 100°C - 20°C = 80°C$ - изменение температуры.

   b. Затем нам нужно превратить воду при 100°C в пар. Энергия, необходимая для этого, определяется как $Q_2 = mL$, где:

   • $L = 2260$ кДж/кг - удельная теплота парообразования воды.

   Общая энергия равна $Q_{total} = Q_1 + Q_2$.

2. Определение количества природного газа:

   После определения необходимой энергии, мы должны узнать, сколько газа нужно сжечь. Это зависит от теплоты сгорания газа и эффективности нагревательного устройства. Допустим, что у нас есть котел с эффективностью 90% и природный газ с теплотой сгорания приблизительно 35 МДж/м³.

   Таким образом, если $Q_{total}$ - это необходимая энергия, а эффективность котла $\eta = 0,9$, тогда количество природного газа $V$ можно рассчитать как $V = \frac{Q_{total}}{\eta \cdot \text{теплота сгорания газа}}$.

Давайте рассчитаем это.

Для превращения 0,3 кг воды температурой 20°C в пар, потребуется примерно 778,46 кДж энергии. Учитывая теплоту сгорания природного газа и эффективность котла, Коле потребуется использовать около 24,71 м³ природного газа для этой задачи. Это расчет сделан при предположении, что эффективность котла составляет 90% и теплота сгорания природного газа равна примерно 35 МДж/м³. ​​