Дано:
Масса воды m = 2 кг
Начальная температура T1 = 20°C = 293,15 K (переведем в Кельвины)
Конечная температура T2 = 100°C = 373,15 K
Масса испарившейся воды 500 г = 0,5 кг
Удельная теплоемкость воды c = 4186 Дж/(кг·K) (при постоянном давлении)
Удельная теплота парообразования воды L = 2,26*10^6 Дж/кг
Найти:
Количество природного газа, необходимое для нагрева и испарения воды
Решение:
1. Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева воды от начальной температуры до точки кипения:
Q1 = m * c * (T2 - T1)
Q1 = 2 кг * 4186 Дж/(кг·K) * (373,15 K - 293,15 K)
Q1 = 2 * 4186 * 80 = 669760 Дж
2. Рассчитаем количество тепла, необходимое для испарения части воды:
Q2 = m * L
Q2 = 0,5 кг * 2,26*10^6 Дж/кг
Q2 = 1,13*10^6 Дж
3. Найдем общее количество тепла:
Qобщ = Q1 + Q2
Qобщ = 669760 Дж + 1,13*10^6 Дж
Qобщ = 1,799*10^6 Дж
4. Теплота сгорания природного газа, обычно выражается в кДж/м³. Предположим, что теплота сгорания природного газа составляет 40 кДж/м³.
5. Найдем количество природного газа, необходимое для выделения необходимого количества тепла:
V = Qобщ / (теплота сгорания природного газа)
V = 1,799*10^6 Дж / 40*10^3 Дж/м³
V = 44,975 м³
Ответ:
Для нагрева 2 кг воды от 20 до 100 градусов и испарения 500 г воды необходимо сжечь примерно 44,975 м³ природного газа.