Вчугунную кастрюлю массой 2 кг, имеющую температуру 20 с, кладут 1,5 кг снега, взятого при температуре -20 с, и ставят кастрюлю на печь. сколько сосновых дров необходимо будет израсходовать для того, чтобы вода полностью выкипела из кастрюли? считать, что на нагрев кастрюли и воды идет 10% энергии, выделяющейся при сгорании дров. с решением .
Q₁=c₁m₁(t - t₁),
где Q₁ - количество теплоты, необходимое для нагревания льда от -20 С до плавления,
с₁ - удельная теплоемкость льда;
m₁ - масса льда;
t - температура плавления льда;
t₁ - начальная температура льда
Потом снег нужно расплавить
Q₂=λm₁
где Q₂ - количество теплоты, необходимое для плавления льда;
λ - удельная теплота плавления льда.
Потом воду , получившуюся изо льда, надо нагреть до температуры кипения
Q₃=c₂m₁(t₂ - t)
где Q₃ - количество теплоты, необходимое для нагревания воды от температуры плавления до температуры кипения;
с₂ - удельная теплоемкость воды;
t₂ - температура кипения воды.
Потом всю воду надо испарить
Q₄=μm₁
где Q₄ - количество теплоты, необходимое для испарения воды;
μ - удельная теплота испарения воды.
Еще надо нагреть кастрюлю от 20 С до 100 С
Q₅=m₂c₂(t₂ - t₃)
где Q₅ - количество теплоты, необходимое для нагревания кастрюли;
m₂ - масса кастрюли;
c₂ - удельная теплоемкость материала кастрюли (чугуна);
t₃ - начальная температура кастрюли
Тепло получим от сгорания сосновых дров
Q₆=ωm₃
где Q₆ - количество тепла, выделяемое при сгорании дров;
ω - удельная теплота сгорания дров;
m₃ - масса дров.
По условию лишь 10% тепла, полученного от сгорания дров идет на нагревание касрюли и воды, обозначим КПД через η.
Составим уравнение теплового баланса
Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅=ηQ₆
или
c₁m₁(t - t₁)+λm₁+c₂m₁(t₂ - t)+μm₁+m₂c₂(t₂ - t₃)=ηωm₃
решим это уравнение относительно m₃
m₃=c₁m₁(t - t₁)+λm₁+c₂m₁(t₂ - t)+μm₁+m₂c₂(t₂ - t₃) / ηω
По таблицам находим удельные величины и вычисляем.
При расчетах взять η=0,1 (что соответствует 10% условия задачи)
Надеюсь, с вычислениями нет проблем? Удачи!