При сжигании 800 г бензина, вода массой 50 кг нагревается от 20 до 100 градусов Цельсия, но часть воды испаряется. Какое количество воды испарится, если КПД нагревателя составляет 60%?

Физика 8 класс Тепловые явления сжигание бензина нагрев воды испарение воды КПД нагревателя физика 8 класс расчет испарения температура воды энергия сжигания Новый

Для решения этой задачи нам необходимо использовать несколько физических понятий, таких как теплота, выделяющаяся при сжигании топлива, и количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения воды.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, выделяющееся при сжигании бензина.

Сначала определим, сколько теплоты выделяется при сжигании 800 г бензина. Для этого нам нужно знать теплоту сгорания бензина. Обычно она составляет примерно 44 МДж/кг (мегаджоуля на килограмм).

1. Переведем массу бензина в килограммы: 800 г = 0.8 кг.
2. Теперь найдем общее количество теплоты, выделяющееся при сжигании 0.8 кг бензина:
3. Q = масса * теплота сгорания = 0.8 кг * 44 МДж/кг = 35.2 МДж.

Шаг 2: Учитываем КПД нагревателя.

Так как КПД нагревателя составляет 60%, то фактическое количество теплоты, которое используется для нагрева воды, будет:

1. Q_исп = Q * КПД = 35.2 МДж * 0.6 = 21.12 МДж.

Шаг 3: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

Теперь найдем, сколько теплоты нужно для нагрева 50 кг воды от 20 до 100 градусов Цельсия.

• Для этого используем формулу: Q = m * c * ΔT, где:
• m = масса воды = 50 кг,
• c = удельная теплоемкость воды ≈ 4.18 кДж/(кг·°C),
• ΔT = изменение температуры = 100°C - 20°C = 80°C.

Теперь подставим значения:

1. Q_нагрев = 50 кг * 4.18 кДж/(кг·°C) * 80°C = 16720 кДж = 16.72 МДж.

Шаг 4: Находим количество теплоты, используемое для испарения воды.

Теперь мы знаем, что общее количество теплоты, выделенное при сжигании бензина, составляет 21.12 МДж, из которых 16.72 МДж идет на нагрев воды. Остальная теплота пойдет на испарение воды:

1. Q_испар = Q_исп - Q_нагрев = 21.12 МДж - 16.72 МДж = 4.4 МДж.

Шаг 5: Найдем, сколько воды испарится.

Для испарения воды необходимо знать, сколько теплоты требуется для этого. Удельная теплота парообразования воды составляет примерно 2260 кДж/кг.

1. Теперь рассчитаем, сколько килограммов воды можно испарить с помощью 4.4 МДж:
2. m_испар = Q_испар / L = 4.4 МДж / 2.26 МДж/кг = 1.943 кг.

Ответ: При сжигании 800 г бензина испарится примерно 1.94 кг воды.