Сколько дров нужно сжечь в печке с КПД 40%, чтобы получить 200 кг снега, взятого при -10°C, в воду температурой 20°C?

Физика 10 класс Тепловые явления количество дров КПД печки снег в воду температура воды физика тепла Новый

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть несколько этапов процесса нагрева снега и его превращения в воду. Основные этапы включают:

1. Подогрев снега от -10°C до 0°C.
2. Плавление снега в воду при 0°C.
3. Нагрев воды от 0°C до 20°C.

Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для каждого из этих этапов.

1. Подогрев снега от -10°C до 0°C

Для подогрева снега используем формулу:

Q1 = m * c * ΔT

где:

• Q1 - количество тепла, необходимое для подогрева снега;
• m - масса снега (200 кг);
• c - удельная теплоемкость снега (приблизительно 2.1 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (0 - (-10) = 10°C).

Подставим значения:

Q1 = 200 * 2.1 * 10 = 4200 кДж.

2. Плавление снега в воду

Для плавления снега используем формулу:

Q2 = m * L

где:

• Q2 - количество тепла, необходимое для плавления снега;
• L - теплотворная способность плавления снега (приблизительно 334 кДж/кг).

Подставим значения:

Q2 = 200 * 334 = 66800 кДж.

3. Нагрев воды от 0°C до 20°C

Для нагрева воды используем формулу:

Q3 = m * c * ΔT

где:

• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4.18 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (20 - 0 = 20°C).

Подставим значения:

Q3 = 200 * 4.18 * 20 = 16720 кДж.

Общее количество тепла

Теперь сложим все три количества тепла:

Q_total = Q1 + Q2 + Q3 = 4200 + 66800 + 16720 = 87720 кДж.

4. Рассчет необходимого количества дров

Теперь, учитывая КПД печки, рассчитаем, сколько дров необходимо сжечь:

Q_dров = Q_total / КПД.

КПД = 0.4 (40%).

Подставим значения:

Q_dров = 87720 / 0.4 = 219300 кДж.

5. Определение массы дров

Теперь необходимо знать теплотворную способность дров. Предположим, что она составляет примерно 15 кДж/кг.

Теперь рассчитаем массу дров:

m_dров = Q_dров / L_дров.

Подставим значения:

m_dров = 219300 / 15 = 14620 кг.

Итак, для получения 200 кг снега в воду температурой 20°C необходимо сжечь примерно 14620 кг дров.