Дано:
- Объем воды V = 3 литра = 0,003 м³
- Температура воды начальная t_1 = 10 °C
- Температура кипения воды t_2 = 100 °C
- Удельная теплоемкость воды c = 4200 дж/(кг * °C)
- Удельная теплота парообразования воды L = 2,3 * 10^6 дж/кг
- Удельная теплота сгорания древесного угля Q_уголь = 13 * 10^6 дж/кг
Найти:
1) Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения.
2) Массу древесного угля, необходимую для испарения всей воды.
Решение:
1) Количество теплоты для нагрева воды до кипения:
Для нагрева воды на определенную температуру используется формула:
Q_нагрев = m * c * (t_2 - t_1)
Где:
- m — масса воды (в килограммах)
- c — удельная теплоемкость воды
- t_2 - t_1 — изменение температуры
Массу воды можно найти из ее объема, так как плотность воды равна 1000 кг/м³:
m = V * 1000 = 0,003 * 1000 = 3 кг
Теперь подставим все данные в формулу:
Q_нагрев = 3 * 4200 * (100 - 10) = 3 * 4200 * 90 = 1134000 дж
Ответ на первый вопрос:
Для нагрева воды до кипения нужно передать 1134000 дж тепла.
2) Масса древесного угля для испарения всей воды:
Чтобы испарить всю воду, нужно передать теплоту, равную теплоте парообразования:
Q_испарение = m * L = 3 * 2,3 * 10^6 = 6,9 * 10^6 дж
Теперь, чтобы узнать массу древесного угля, который нужно сжечь, используем удельную теплоту сгорания угля. Масса угля рассчитывается по формуле:
m_уголь = Q_испарение / Q_уголь = (6,9 * 10^6) / (13 * 10^6) ≈ 0,531 кг
Ответ на второй вопрос:
Для испарения всей воды необходимо сжечь примерно 0,531 кг древесного угля.