Какое количество керосина надо израсходовать, чтобы превратить в пар 2 кг льда, взятого при 0°C, если КПД керосинки, на который этот лёд нагревается, 40 % Пожалуйста с дано

Дано:

1. Масса льда (m) = 2 кг
2. Начальная температура льда = 0°C
3. КПД керосиновой горелки (η) = 40%

Необходимо найти: Количество керосина, необходимое для превращения льда в пар

Для решения этой задачи нам нужно учесть несколько этапов:

1. Нагревание льда от 0°C до температуры плавления (0°C в данном случае).
2. Плавление льда при 0°C.
3. Нагревание воды от 0°C до 100°C.
4. Превращение воды в пар при 100°C.

Этап 1: Нагревание льда до температуры плавления Для этого этапа не требуется энергии, так как лед уже находится при температуре плавления (0°C).

Этап 2: Плавление льда Энергия, необходимая для плавления льда, вычисляется по формуле Q = m * L, где L - удельная теплота плавления льда, равная примерно 334 кДж/кг. Таким образом, Q = 2 кг * 334 кДж/кг = 668 кДж.

Этап 3: Нагревание воды от 0°C до 100°C Энергия, необходимая для нагревания воды, вычисляется по формуле Q = m * c * ΔT, где c - удельная теплоемкость воды (примерно 4.18 кДж/(кг°C)), ΔT - изменение температуры. Q = 2 кг * 4.18 кДж/(кг°C) * (100°C - 0°C) = 836 кДж.

Этап 4: Превращение воды в пар Энергия, необходимая для превращения воды в пар, вычисляется по формуле Q = m * L, где L - удельная теплота парообразования воды, равная примерно 2260 кДж/кг. Таким образом, Q = 2 кг * 2260 кДж/кг = 4520 кДж.

Общая энергия, необходимая для всех этапов, равна сумме энергий всех этапов: 668 кДж + 836 кДж + 4520 кДж = 6024 кДж.

Теперь, учитывая КПД горелки (40%), реальное количество энергии, которое должно быть выработано, составляет 6024 кДж / 0.4 = 15060 кДж.

Керосин имеет удельную теплоту сгорания примерно 43 МДж/кг (43000 кДж/кг). Следовательно, для получения 15060 кДж необходимо 15060 кДж / 43000 кДж/кг ≈ 0.35 кг керосина.

Итак, для превращения 2 кг льда в пар при КПД керосиновой горелки в 40% потребуется примерно 0.35 кг керосина.