Какое количество керосина необходимо израсходовать, чтобы преобразовать в пар 2 кг льда, взятого при 0°С, если КПД керосинки, на которой этот лед нагревался, составляет 40%?

Физика 9 класс Тепловые явления количество керосина преобразование льда в пар КПД керосинки 2 кг льда физика 9 класс Новый

Чтобы решить задачу, нам нужно определить, сколько энергии потребуется для преобразования 2 кг льда в пар, а затем, исходя из этого, рассчитать количество керосина, которое необходимо израсходовать с учетом КПД устройства.

Шаг 1: Определение необходимой энергии.

Для начала нам нужно определить, сколько энергии потребуется для нагрева льда и его последующего превращения в пар. Этот процесс включает несколько этапов:

• Нагревание льда от 0°С до 0°С (это не требует энергии).
• Плавление льда в воду (при 0°С).
• Нагревание воды от 0°С до 100°С.
• Парообразование воды (при 100°С).

Теперь мы можем использовать следующие значения:

• Удельная теплота плавления льда: 334 кДж/кг.
• Удельная теплоемкость воды: 4.18 кДж/(кг·°C).
• Удельная теплота парообразования: 2260 кДж/кг.

Шаг 2: Расчет энергии для каждого этапа.

1. Энергия для плавления льда:
   • Q1 = m * Lп, где m = 2 кг, Lп = 334 кДж/кг.
   • Q1 = 2 * 334 = 668 кДж.
2. Энергия для нагрева воды от 0°С до 100°С:
   • Q2 = m * c * ΔT, где c = 4.18 кДж/(кг·°C), ΔT = 100°С.
   • Q2 = 2 * 4.18 * 100 = 836 кДж.
3. Энергия для парообразования:
   • Q3 = m * Lг, где Lг = 2260 кДж/кг.
   • Q3 = 2 * 2260 = 4520 кДж.

Шаг 3: Общая энергия.

Теперь мы складываем все энергии:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 668 + 836 + 4520 = 6024 кДж.

Шаг 4: Учет КПД.

КПД керосинки составляет 40%, что означает, что только 40% энергии, выделяемой при сгорании керосина, используется для нагрева. Таким образом, нам нужно учесть этот коэффициент:

Энергия, которую мы должны получить от керосина, будет равна:

Q' = Q / КПД = 6024 / 0.4 = 15060 кДж.

Шаг 5: Расчет количества керосина.

Теперь нам нужно узнать, сколько энергии выделяется при сгорании 1 кг керосина. Обычно это значение составляет примерно 42-44 МДж/кг (42000-44000 кДж/кг). Мы возьмем среднее значение 42 МДж/кг.

Теперь мы можем рассчитать количество керосина:

m = Q' / Qсгорания = 15060 / 42000 = 0.3587 кг.

Ответ: Чтобы преобразовать 2 кг льда в пар, потребуется израсходовать примерно 0.36 кг керосина с учетом КПД 40%.