Сколько дров нужно Маше, чтобы испарить не больше 30 г воды от общего объема, если КПД костра составляет 30%, общий объем воды 3 л, а ее начальная температура 10°С?

Физика 8 класс Тепловые явления физика 8 класс испарение воды КПД костра расчет дров температура воды объем воды физические задачи энергия испарения Новый

Для того чтобы ответить на вопрос, давайте разберем задачу по шагам.

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

Сначала нам нужно выяснить, сколько тепла потребуется для нагрева 30 г воды от 10°C до 100°C (температура кипения).

Используем формулу:

Q = m * c * ΔT

• Q - количество тепла (в Джоулях),
• m - масса воды (в кг),
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в °C).

Подставим значения:

• m = 30 г = 0,03 кг,
• c = 4,18 кДж/(кг·°C) = 4180 Дж/(кг·°C),
• ΔT = 100°C - 10°C = 90°C.

Теперь подставляем в формулу:

Q = 0,03 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * 90°C = 11334 Дж.

Шаг 2: Учитываем КПД костра.

КПД (коэффициент полезного действия) костра составляет 30%, это означает, что только 30% энергии, которую мы затрачиваем, идет на нагрев воды.

Таким образом, нам нужно больше энергии, чтобы получить необходимое количество тепла:

Q_полное = Q / КПД = 11334 Дж / 0,3 = 37880 Дж.

Шаг 3: Определим, сколько дров нужно для получения этого количества энергии.

Теперь нам нужно знать, сколько энергии выделяется при сжигании дров. Обычно, для древесины, это значение составляет примерно 15 МДж/кг (или 15000000 Дж/кг).

Теперь рассчитаем массу дров, необходимую для получения 37880 Дж:

m_дров = Q_полное / (энергия выделяемая при сжигании дров) = 37880 Дж / 15000000 Дж/кг.

m_дров ≈ 0,00253 кг.

Шаг 4: Приведем массу дров к граммам.

Поскольку 1 кг = 1000 г, то:

m_дров ≈ 0,00253 кг * 1000 г/кг ≈ 2,53 г.

Ответ: Маше нужно примерно 2,53 г дров, чтобы испарить 30 г воды при заданных условиях.