На газовую плиту поставили чайник вмещающий 3 литра воды, при 20 градусах. Какое количество природного газа было израсходовано если после кипячения в чайнике осталось 2,5 литра кипятка? КПД плиты 30%

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нам нужно рассчитать, сколько энергии было затрачено на нагревание воды до кипения и доведение до температуры кипения, а затем сколько энергии было затрачено на испарение 0,5 литра воды.

Сначала найдем тепловую энергию, которая была затрачена на нагревание 3 литров воды с 20 градусов до 100 градусов (температура кипения воды). Для этого воспользуемся формулой:
Q = m c ΔT,
где Q - тепловая энергия, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/г°C), ΔT - изменение температуры.

Q = 3000 г 4,18 Дж/г°C (100°C - 20°C) = 249720 Дж

Теперь найдем тепловую энергию, которая была затрачена на испарение 0,5 литра воды. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * L,
где Q - тепловая энергия, m - масса испарившейся воды, L - теплота парообразования воды (2260 кДж/кг).

M = 500 г * 22600 Дж/г = 11300 кДж

Для нахождения количества израсходованного природного газа преобразуем теплоту в кДж:
Q = 249720 Дж + 11300 Дж = 261020 Дж = 261 кДж

Теперь найдем количество природного газа, израсходованного на этот процесс. Учитывая, что КПД плиты равен 30%, то 70% энергии уходит на обогревание плиты и окружающей среды. Поэтому 30% энергии используется для нагревания воды:
0,3 Q = 0,3 261 кДж = 78,3 кДж

Поскольку 1 кДж соответствует 0,03427 м3 природного газа, то:
78,3 кДж * 0,03427 м3/кДж = 2,68 м3

Итак, для доведения 3 литров воды до кипения и испарения 0,5 литра воды было израсходовано 2,68 м3 природного газа.