Какое количество серебра можно получить в нагревателе с КПД 78% при нагревании от 30 градусов Цельсия до температуры плавления t2 если израсходовать 10кг кокса

Дано:

t1 = -24 °C

t2 = 0 °C

t3 = 50 °C

V = 8 л

n = 8%

р льда = 900 кг/м³

с льда = 2100 Дж/кг•°С

Л льда = 330 кДж/кг = 330 000 Дж/кг

p воды = 1000 кг/м³

с воды = 4200 Дж/кг•°С

q дров = 10 МДж/кг = 10 000 000 Дж/кг

Найти:

m дров = ? кг

Сначала нужно нагреть лёд до 0 °С, предварительно узнав массу льда:

V = литры / 1000

m = p*V

Q1 = c льда *m льда *|t2 - t1| = с льда * р льда * V льда * |t2 - t1| = 2100 * 900 * 8/1000 * |0 - (-24)| = 210 * 9 * 8 * 24 = 362 880 Дж

Далее нужно расплавить лёд:

Q2 = Л льда * m льда = Л льда * p льда * V льда = 330 000 * 900 * 8/1000 = 33 000 * 9 * 8 = 2 376 000 Дж

Теперь остаётся только нагреть получившуюся воду:

Q3 = c воды * m воды * |t3 - t2| = с воды * р воды * V воды * |t3 - t2| = 4200 * 1000 * 8/1000 * |50 - 0| = 4200 * 8 * 50 = 1 680 000 Дж

Теперь выясним количество затраченной энергии с учётом КПД:

n = Q полезная / Q затраченная * 100%

Q затраченная = Q полезная / n * 100%

Q полезная = Q1 + Q2 + Q3

Q затраченная = (Q1 + Q2 + Q3) / n * 100% = (362 880 + 2 376 000 + 1 680 000) / 8 * 100 = 441 888 000 / 8 = 55 236 000 Дж

Остаётся выяснить, сколько кг дров было затрачено на всё это:

Q затраченная = q дров * m дров

m дров = Q затраченная / q дров = 55 236 000 / 10 000 000 = 5,5236 кг = 5,6 кг

ответ: 5,6 кг.

Сила, с которой водитель давит на сидение складывается из силы сопротивления ускорению автомобиля Fa =ma (направленой противоположно движению автомобиля) и силы тяжести Fg=mg. При этом, силы Fa и Fg перпендекулярны друг другу. При сложении сил получаем прямоугольный треугольник, где гипотенуза - сила с которой водитель давит на сиденье, по усовию задачи 2mg, а катеты сответсвенно Fa =ma и Fg=mg. Находим катет а: a^2 = (2g)^2 - g^2 = 3g^2 или a = g * √3 ~ 1,73g                                              т.е.если принять g = 10м/с^2, то а = 17,3 м/с^2