Хватит ли 1 кг сухих дров, чтобы довести до кипения 3 литра воды в алюминиевом котелке массой 1,5 кг, если только 30% теплоты пойдет на нагревание?

Физика 8 класс Тепловые явления дрова кипение воды алюминиевый котелок теплота физика 8 класс нагревание воды Энергия расчет теплоты Новый

Чтобы ответить на вопрос, нужно рассчитать, хватит ли энергии, полученной от сжигания 1 кг сухих дров, для нагрева 3 литров воды и алюминиевого котелка до кипения.

Шаг 1: Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

• Температура кипения воды: 100 °C.
• Предположим, что начальная температура воды составляет 20 °C (обычная температура в комнате).
• Разница температур: 100 °C - 20 °C = 80 °C.
• Объем воды: 3 литра (это 3 кг, так как плотность воды примерно 1 кг/л).
• Удельная теплоемкость воды: около 4200 Дж/(кг·°C).

Теперь можем рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

Q_вода = m * c * ΔT, где:

• m = 3 кг (масса воды),
• c = 4200 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость воды),
• ΔT = 80 °C (разница температур).

Подставляем значения:

Q_вода = 3 * 4200 * 80 = 1008000 Дж.

Шаг 2: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева алюминиевого котелка.

• Масса котелка: 1,5 кг.
• Удельная теплоемкость алюминия: около 900 Дж/(кг·°C).

Теперь рассчитаем количество теплоты для нагрева котелка:

Q_котелок = m * c * ΔT, где:

• m = 1,5 кг (масса котелка),
• c = 900 Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость алюминия),
• ΔT = 80 °C (разница температур).

Подставляем значения:

Q_котелок = 1,5 * 900 * 80 = 108000 Дж.

Шаг 3: Сложим количество теплоты для воды и котелка.

Общая теплота, необходимая для нагрева: Q_общая = Q_вода + Q_котелок.

Q_общая = 1008000 Дж + 108000 Дж = 1116000 Дж.

Шаг 4: Рассчитаем количество теплоты, которое можно получить от 1 кг сухих дров.

• Сухие дрова выделяют примерно 15 МДж (мегаджоули) на 1 кг, что равно 15000000 Дж.
• Так как только 30% теплоты пойдет на нагревание, то: Q_дров = 15000000 Дж * 0,3 = 4500000 Дж.

Шаг 5: Сравним количество теплоты, необходимое и доступное.

• Необходимая теплота: Q_общая = 1116000 Дж.
• Доступная теплота от дров: Q_дров = 4500000 Дж.

Заключение:

Поскольку 4500000 Дж (доступная теплота) больше, чем 1116000 Дж (необходимая теплота), то 1 кг сухих дров вполне хватит, чтобы довести до кипения 3 литра воды в алюминиевом котелке.