Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11302

В стальную посуду массой 191 г залили воду массой 698 г и разогрели до температуры 47 ºС в некоторой тепловой системе с КПД 19%. Какой температуры была эта вода, если известно, что в ходе этого процесса сожгли 1,989 г пропана? Удельная теплоёмкость воды 4200
Дж
кг׺С
, удельная теплоёмкость стали 480
Дж
кг׺С
, удельная теплота сгорания пропана 48
МДж
кг
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈41
в виде формулы:40.999894154693

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
× 0,001989 кг
95500 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%
=
95500 × 19%
100%
18140 Дж.
По условию задачи сказано, что в посуду заливали воду, тогда можно исключить тепловой процесс плавления льда: вся полезная энергия системы тратится только на нагрев стальной посуды и воды:
Qполезное = Qпосуды + Qводы.
Количество тепловой энергии, необходимой для разогрева, может быть подсчитана по формуле:
Q = c×m×(tконечная - tначальная).
Масса посуды, её материал и теплоёмкость известны, при этом температура посуды меняется вместе с температурой воды, которая в ней находится. Подставим формулу нагрева:
Qполезное = cстали×mпосуды×(tконечная - tначальная) + cводы×mводы×(tконечная - tначальная).
Откуда: Qполезное = (cстали×mпосуды + cводы×mводы)×(tконечная - tначальная).
Далее: tконечное - tначальное =
Qполезное
cстали×mпосуды + cводы×mводы
.
И, наконец: tначальная = tконечная -
Qполезное
cстали×mпосуды + cводы×mводы
.
Подставим все известные значения, получим: tначальная = 47 ºС -
18140 Дж
480
Дж
кг׺С
×0,191 кг + 4200
Дж
кг׺С
×0,698 кг
41 ºС, что и является ответом.


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

Тема: Тепловые процессы.