Какой объем природного газа потребуется для расплавления 100 г олова с начальной температурой 22,0 °С на газовой горелке, если не учитывать потери теплоты в окружающую среду?

Физика Колледж Теплопередача и тепловые процессы объем природного газа расплавление олова газовая горелка температура олова теплоемкость олова расчет объема газа Новый

Чтобы рассчитать объем природного газа, необходимого для расплавления 100 г олова, нам нужно выполнить несколько шагов. Давайте разберем процесс поэтапно.

Шаг 1: Определение необходимых данных

• Масса олова (m) = 100 г = 0,1 кг
• Начальная температура олова (T1) = 22,0 °С
• Температура плавления олова (Tплав) = 231,9 °С
• Удельная теплоемкость олова (c) ≈ 0,38 кДж/(кг·°С)
• Удельная теплота плавления олова (L) ≈ 7,5 кДж/кг
• Теплота сгорания природного газа ≈ 35,0 МДж/м³

Шаг 2: Расчет количества теплоты, необходимого для нагрева и плавления олова

1. Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева олова от начальной температуры до температуры плавления:
   • ΔT = Tплав - T1 = 231,9 °С - 22,0 °С = 209,9 °С
   • Q1 = m * c * ΔT = 0,1 кг * 0,38 кДж/(кг·°С) * 209,9 °С = 7,96 кДж
2. Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления олова:
   • Q2 = m * L = 0,1 кг * 7,5 кДж/кг = 0,75 кДж
3. Общее количество теплоты (Q) равно сумме Q1 и Q2:
   • Q = Q1 + Q2 = 7,96 кДж + 0,75 кДж = 8,71 кДж

Шаг 3: Перевод теплоты в объем природного газа

• Теперь, чтобы найти объем природного газа, необходимо использовать теплоту сгорания:
  • Теплота сгорания природного газа = 35,0 МДж/м³ = 35000 кДж/м³
  • Объем газа (V) можно найти по формуле:
    • V = Q / (теплота сгорания) = 8,71 кДж / 35000 кДж/м³

Шаг 4: Расчет объема газа

• V = 8,71 / 35000 ≈ 0,000248 м³
• Переведем в литры: 0,000248 м³ = 0,248 литра

Ответ: Для расплавления 100 г олова потребуется примерно 0,248 литра природного газа.