Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11297

Сколько грамм нефти надо сжечь, чтобы довести до кипения воду массой 614 г и температурой 45 ºС, находящуюся в алюминиевой посуде массой 80 г, если КПД данной нагревательной системы составляет 35%? Удельная теплоёмкость воды 4200
Дж
кг׺С
, удельная теплоёмкость алюминия 920
Дж
кг׺С
, удельная теплота сгорания нефти 41
МДж
кг
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈10,16
в виде формулы:10.163763066202

Для решения этой задачи сначала надо подсчитать сколько полезной тепловой энергии дала данная нагревательная система: её можно найти как сумму энергий, необходимых для нагрева алюминиевой посуды и нагрева воды. Количество тепловой энергии, необходимой для разогрева, может быть подсчитана по формуле:
Q = c×m×(tконечная - tначальная).
Энергия, которую получила вода:
Qводы = cводы×mводы×(tконечная - tначальная) = 4200
Дж
кг׺С
×0,614 кг×(100 ºС - 45 ºС)
141800 Дж (конечная температура воды - температура кипения - равна 100 ºС).
Энергия, которую получила алюминиевая посуда, можно вычислить, так как известна масса посуды и тип материала из которого она изготовлена, кроме того, температура посуды меняется вместе с температурой воды, которая в ней находится:
Qпосуды = cалюминия×mпосуды×(tконечная - tначальная) = 920
Дж
кг׺С
×0,08 кг×(100 ºС - 45 ºС)
4050 Дж.
Таким образом, общее количество полезной тепловой энергии, полученной посудой и водой в этой тепловой системе составляет: Qполезн = Qпосуды + Qводы = 4050 Дж + 141800 Дж145900 Дж.
Теперь можем воспользоваться формулой КПД:
η =
Qполезн
Qзатрач
× 100%
, откуда: Qзатрач =
Qполезн
η
× 100%
.
Можно подсчитать: Qзатрач =
145900 Дж
35%
× 100%
417000 Дж.
Данная затраченная энергия берётся из горения нефти, таким образом эта энергия может быть рассчитана формуле:
Q = q × m, откуда можно найти массу сгоревшей нефти: m =
Q
q
.
Подставим значения и найдём массу: m =
417000
41000000
0,01016 кг = 10,16 г, что и является ответом.


Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Тепловые процессы.