Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11299

Некоторое количество воды температуры 14 ºС залили в алюминиевую посуду массой 160 г и разогрели до температуры 60 ºС в некоторой тепловой системе с КПД 12%. Какова была масса этой воды, если известно, что в ходе этого процесса сожгли 18,32 г пропана? Ответ дайте в граммах. Удельная теплоёмкость воды 4200
Дж
кг׺С
, удельная теплоёмкость алюминия 920
Дж
кг׺С
, удельная теплота сгорания пропана 48
МДж
кг
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈511
в виде формулы:510.86956521739

Для решения этой задачи сначала надо подсчитать сколько тепловой энергии дало сгорание пропана. Её количество можно найти по формуле:
Q = q × mпропана = 48000000
Дж
кг
× 0,01832 кг
879000 Дж (мы массу пропана перевели в килограммы).
Зная всю энергию сгорания (затраченную энергию) и КПД данной системы, можно найти полезную энергию, которая была потрачена на разогрев воды и посуды. Из формулы КПД:
η =
Qполезн
Qзатрач
× 100%
, выразим: Qполезн =
Qзатрач×η
100%
=
879000 × 12%
100%
105500 Дж.
Эта энергия тратится на нагрев алюминиевой посуды и нагрев воды. Количество тепловой энергии, необходимой для разогрева, может быть подсчитана по формуле:
Q = c×m×(tконечная - tначальная).
В данной задачи нагреваются сразу два объекта: вода и посуда, в которой она находится:
Qполезное = Qпосуды + Qводы.
Так как масса посуды дана, её материал и теплоёмкость известны, то можно подсчитать, сколько тепловой энергии ушло на её нагрев. При этом, температура посуды меняется вместе с температурой воды, которая в ней находится: от 14 ºС до 60 ºС. Подсчитаем:
Qпосуды = cалюминия×mпосуды×(tконечная - tначальная) = 920
Дж
кг׺С
×0,16 кг×(60 ºС - 14 ºС)
6770 Дж.
Откуда можно найти энергию, потраченную на нагрев воды:
Qводы = Qполезное - Qпосуды = 105500 Дж - 6770 Дж98700 Дж.
Теперь, используя формулу нагрева, можно рассчитать массу воды:
mводы =
Qводы
cводы×(tконечное - tначальное)
=
98700 Дж
4200
Дж
кг × ºС
× (60 ºС - 14 ºС)
0,511 кг = 511 г, что и является ответом.


Похожие задачи: 15082.

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

Тема: Тепловые процессы.