Вода массой 20 кг при температуре 15 С превращается в пар при температуре 100 С. Какое количество бензина необходимо для этого процесса сжечь в нагревателе, если КПД нагревателя 30%

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета количества бензина, необходимого для нагрева 20 кг воды до температуры кипения, а затем превращения ее в пар, воспользуемся формулой для вычисления теплового энергетического эквивалента
Q = mcΔ
где Q - количество теплоты, необходимое для нагрева или охлаждения вещества, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Для нагрева 20 кг воды до температуры кипения (100°С) используем удельную теплоемкость воды: c = 4200 Дж/(кг·°C)
Для превращения воды в пар используем теплоту парообразования для воды: L = 2260 кДж/кг = 2260000 Дж/кг.

Сначала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды
Q1 = 20 кг × 4200 Дж/(кг·°C) × (100 - 15) °C = 6930000 Дж.

Затем рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар
Q2 = 20 кг × 2260000 Дж/кг = 45200000 Дж.

Общее количество теплоты, необходимое для процесса
Q = Q1 + Q2 = 6930000 Дж + 45200000 Дж = 52170000 Дж.

Так как коэффициент полезного действия нагревателя 30%, то количество теплоты, выделенное при сжигании бензина, должно быть больше, чем Q, в 1/0.3 = 3.33 раза. Итак, количество теплоты, выделенное при сжигании бензина
Q_бензина = Q × 3.33 = 173655000 Дж.

Теплота сгорания одного литра бензина составляет примерно 35 МДж (джоули), или 35·10^6 Дж. Следовательно, количество литров бензина, необходимое для нагрева и превращения 20 кг воды в пар, составляет
V = Q_бензина / (35·10^6) = 173655000 / 35000000 ≈ 4.96 л.

Таким образом, приблизительно 4.96 л бензина необходимо сжечь в нагревателе для процесса превращения 20 кг воды в пар.