Задача по физике Определите какое количество дров необходимо сжечь, чтобы в аллюминиевой кастрюле массой 500г раплавить лед взятый при температуре -15 0С и массой 2кг, нагреть получившуся воду до 100 0С и полность ее испарить. Удельная теплоемкость льда 2,1 кДж/(кг*К), Удельная теплоемкость аллминия 0,88 кДж/(кг*К), удельная теплота плавления 380 кДж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг*К), удельная теплота парооразования воды 2,3 МДж/кг, удельная теплота сгорания топлива 10 МДж/кг. Считать систему изолированно без потери энергии.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи будем использовать закон сохранения энергии:

Qпотеряна + Qсжигания = Qпотреблена

где Qпотеряна - тепловые потери в окружающую среду, Qсжигания - количество теплоты, выделившееся при сжигании дров, Qпотреблена - количество теплоты, необходимое для плавления льда, нагрева воды до 100 0C и испарения всей воды.

Для начала найдем количество теплоты, необходимое для выполнения всех указанных процессов:

Qпотреблена = Qплавления + Qнагрева + Qиспарения

Qплавления = mλ (удельная теплота плавления масса льда
Qнагрева = mсΔt (удельная теплоемкость воды масса воды изменение температуры
Qиспарения = mλисп (удельная теплота испарения масса воды)

Подставляем известные значения:

Qплавления = 2кг 380 кДж/кг = 760 кД
Qнагрева = 2кг 4200 Дж/(кгК) (100 - (-15)) = 924 кД
Qиспарения = 2кг * 2,3 МДж/кг = 4,6 МДж

Qпотреблена = 760 кДж + 924 кДж + 4,6 МДж = 5324 кДж

Теперь найдем количество теплоты, выделяющейся при сжигании дров:

Qсжигания = mт (удельная теплота сгорания топлива масса дров)

Подставляем известные значения:

Qсжигания = m * 10 МДж/кг

Теперь выразим массу дров через найденные выражения:

m * 10 МДж/кг = 5324 кД
m = 532,4 кг

Следовательно, необходимо сжечь 532,4 кг дров для выполнения всех указанных процессов.