Какое количество воды можно вскипятить, если затратить 400 г дров, при начальной температуре воды 5 °C и КПД кипятильника 15%? Температура кипения составляет 100 °C. Удельная теплота сгорания дров равна 1·10^7 Дж/кг, а удельная теплоемкость воды - 4200 Дж/кг·°C.

Физика 11 класс Термодинамика количество воды вскипятить 400 г дров начальная температура КПД кипятильника температура кипения удельная теплота сгорания удельная теплоемкость воды Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить, сколько тепла мы можем получить от сжигания 400 г дров, а затем выяснить, сколько воды можно вскипятить с помощью этого тепла.

Шаг 1: Рассчитаем количество тепла, которое выделяется при сжигании дров.

• Удельная теплота сгорания дров: 1·10^7 Дж/кг.
• Масса дров: 400 г = 0.4 кг.

Тепло, выделяемое при сжигании дров, можно рассчитать по формуле:

Q = m * q,

где:

• Q - общее количество тепла (Дж),
• m - масса дров (кг),
• q - удельная теплота сгорания (Дж/кг).

Подставляем значения:

Q = 0.4 кг * 1·10^7 Дж/кг = 4·10^6 Дж.

Шаг 2: Учитываем КПД кипятильника.

Так как КПД кипятильника равен 15%, то фактическое количество тепла, которое мы можем использовать для нагрева воды, будет:

Q_исп = КПД * Q.

Подставляем значения:

Q_исп = 0.15 * 4·10^6 Дж = 6·10^5 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем, сколько воды можно вскипятить.

Для этого используем формулу:

Q_исп = m * c * ΔT,

где:

• m - масса воды (кг),
• c - удельная теплоемкость воды (Дж/кг·°C),
• ΔT - изменение температуры (°C).

Изменение температуры можно рассчитать как:

ΔT = T_конечная - T_начальная = 100 °C - 5 °C = 95 °C.

Теперь подставим все известные значения в формулу:

6·10^5 Дж = m * 4200 Дж/кг·°C * 95 °C.

Шаг 4: Найдем массу воды m.

Перепишем уравнение:

m = 6·10^5 Дж / (4200 Дж/кг·°C * 95 °C).

Считаем:

m = 6·10^5 Дж / (399000 Дж/кг) ≈ 1.5 кг.

Ответ: Можно вскипятить примерно 1.5 кг воды.