Для приготовления чая в условиях полярной антарктической станции в сосуд положили кусок льда массой 1 кг, температура которого -20 ° C. КПД газовой горелки 40%. Определите массу природного газа, который необходимо сжечь, чтобы получить воду, температура которой 100 ° C. Удельная теплота сгорания газа 45 МДж / кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж / кг * ° C, льда 2100 Дж / кг * ° C, удельная теплота плавления льда 330 кДж / кг.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Сначала посчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0 °C, плавления льда, нагревания воды до 100 °C и самого кипения:

Нагревание льда до 0 °C:
Q = m c ΔT = 1кг 2100 Дж / кг °C * (0 - (-20)) °C = 42 000 ДжПлавление льда:
Q = m L = 1кг 330 000 Дж / кг = 330 000 ДжНагревание воды до 100 °C:
Q = m c ΔT = 1кг 4200 Дж / кг °C * (100 - 0) °C = 420 000 ДжКипение воды:
Q = m L = 1кг 2 260 000 Дж / кг = 2 260 000 Дж

Тепло, которое необходимо внести, чтобы превратить лед в кипящую воду:
Q = 42 000 + 330 000 + 420 000 + 2 260 000 = 3 052 000 Дж

Теперь найдем массу газа, который необходимо сжечь:
Qсгорания = Q / КПД = 3 052 000 Дж / 0.4 = 7 630 000 Дж

Масса газа:
m = Qсгорания / Qсгорания газа = 7 630 000 Дж / 45 000 000 Дж / кг = 0.17 кг

Таким образом, для приготовления чая необходимо сжечь 0.17 кг природного газа в полярной антарктической станции.