Сколько необходимо сжечь спирта, чтобы расплавить лед массой 2 кг, взятый при температуре -5 с, а полученную воду нагреть до кипения и 1 кг воды превратить в пар? КПД спиртовки 40 %

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи нужно учитывать не только количество сжигаемого спирта, но и теплоемкости различных веществ, а также учитывать тепловые потери.

Для начала определим сколько теплоты необходимо для того, чтобы расплавить лед массой 2 кг при температуре -5°C и нагреть полученную воду до 100°C.
Теплоемкость льда: 2100 Дж/кг °C
Теплоемкость воды: 4200 Дж/кг °C
Теплота плавления льда: 334 кДж

Q = mcΔt

Q(льда) = 2 кг 2100 Дж/кг °C 5°C = 21 кДж
Q(воды) = 2 кг 4200 Дж/кг °C 100°C = 840 кДж

Итого: 1175 кДж

Теперь определим сколько теплоты нужно для того, чтобы превратить 1 кг воды в пар.
Теплота парообразования воды: 2260 кДж/кг

Q(пара) = 2260 кДж

Теперь найдем общий вывод теплоты для процесса:

Q(общая) = Q(льда) + Q(воды) + Q(пара) = 1175 кДж + 840 кДж + 2260 кДж = 4275 кДж

Так как КПД спиртовки составляет 40%, то:
Q(полученная) = Q(общая) / КПД = 4275 кДж / 0.4 = 10687.5 кДж

С учетом того, что в 1 л спирта содержится около 30 МДж теплоты сгорания, то для сжигания необходимо:
N = Q(полученная) / 30 МДж = 10687.5 кДж / 30 кДж = 356.25 л спирта

Таким образом, для выполнения описанного процесса необходимо сжечь примерно 356.25 л спирта.