Как правильно решить задачу о количестве пара, образующегося при подогревании 1,5 л воды с начальной температурой 20°C до температуры кипения, если для этого потратили 30 г газа и КПД составляет 50%?

Физика 11 класс Тепловые явления и теплопередача задача физика 11 класс количество пара подогрев воды температура кипения КПД 50% решение задачи 1,5 л воды 20°C до кипения 30 г газа Новый

Для решения данной задачи необходимо выполнить несколько шагов. Мы будем использовать основные физические формулы и понятия, такие как удельная теплота парообразования и КПД. Давайте разберем решение поэтапно.

1. Определение массы воды.

   Сначала найдем массу воды. Объем воды равен 1,5 л, а плотность воды примерно 1 г/см³ (или 1000 г/л). Поэтому, масса воды будет:

   • m_вода = 1,5 л * 1000 г/л = 1500 г.
2. Расчет необходимого количества теплоты для подогрева воды.

   Чтобы подогреть воду от начальной температуры до температуры кипения, нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для этого процесса. Формула для расчета теплоты имеет вид:

   Q = m * c * ΔT,

   где:

   • Q - количество теплоты,
   • m - масса воды (1500 г),
   • c - удельная теплоемкость воды (примерно 4,18 Дж/г°C),
   • ΔT - изменение температуры (100°C - 20°C = 80°C).

   Теперь подставим значения в формулу:

   • Q = 1500 г * 4,18 Дж/г°C * 80°C = 502800 Дж.
3. Расчет количества теплоты, полученного от газа.

   Теперь мы знаем, что КПД составляет 50%. Это значит, что только половина энергии, полученной от газа, идет на подогрев воды. Если обозначим Q_газ как количество теплоты, полученное от сжигания газа, то:

   Q_газ * КПД = Q.

   Подставим известные значения:

   • Q_газ * 0,5 = 502800 Дж.
   • Q_газ = 502800 Дж / 0,5 = 1005600 Дж.
4. Расчет количества пара, образующегося при сжигании газа.

   Теперь нам нужно узнать, сколько пара может быть получено из этой энергии. Для этого нам нужна удельная теплота парообразования воды, которая составляет примерно 2260 Дж/г. Обозначим m_пара как массу образовавшегося пара:

   Q_газ = m_пара * L,

   где L - удельная теплота парообразования.

   Теперь подставим значения:

   • 1005600 Дж = m_пара * 2260 Дж/г.
   • m_пара = 1005600 Дж / 2260 Дж/г ≈ 445 г.

Ответ: При подогревании 1,5 л воды с начальной температурой 20°C до температуры кипения при сжигании 30 г газа и КПД 50% образуется примерно 445 г пара.