Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 15082

Некоторое количество воды температуры 37 ºС залили в алюминиевую посуду массой 173 г и разогрели до температуры 86 ºС в некоторой тепловой системе с КПД 24%. Какова была масса этой воды, если известно, что в ходе этого процесса сожгли 13,19 г керосина? Ответ дайте в граммах. Удельная теплоёмкость воды 4200
Дж
кг׺С
, удельная теплоёмкость алюминия 920
Дж
кг׺С
, удельная теплота сгорания керосина 41
МДж
кг
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈593
в виде формулы:592.80855199223

Для решения этой задачи сначала надо подсчитать сколько тепловой энергии дало сгорание керосина. Её количество можно найти по формуле:
Q = q × mкеросина = 41000000
Дж
кг
× 0,01319 кг
541000 Дж (мы массу керосина 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%
=
541000 × 24%
100%
129800 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 37 ºС до 86 ºС. Подсчитаем:
Qпосуды = cалюминия×mпосуды×(tконечная - tначальная) = 920
Дж
кг׺С
×0,173 кг×(86 ºС - 37 ºС)
7800 Дж.
Откуда можно найти энергию, потраченную на нагрев воды:
Qводы = Qполезное - Qпосуды = 129800 Дж - 7800 Дж = 122000 Дж.
Теперь, используя формулу нагрева, можно рассчитать массу воды:
mводы =
Qводы
cводы×(tконечное - tначальное)
=
122000 Дж
4200
Дж
кг × ºС
× (86 ºС - 37 ºС)
0,593 кг = 593 г, что и является ответом.


Похожие задачи: 11299.

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

Тема: Тепловые процессы.