Как узнать сколько сухих дров необходимо сжечь, чтобы нагреть 20 л воды в железном котле массой 5 кг от 20°С до 50°С. Удельная теплоемкость воды cв = 4200 Дж/кг°С, удельная теплоемкость железа cж = 450 Дж/кг°С, удельная теплота сгорания сухих дров qдж = 8,3 ⋅ 106 Дж/кг.
Необходимо сжечь 0,312 кг дров.
Количество теплоты (Q, Дж), переданное телу при нагревании, определяется по формуле: , где m - масса вещества, кг; с- удельная теплоемкость вещества, Δt = t₂ - t₁ = 50° - 20° = 30⁰ разность температур.
Количество теплоты (Q, Дж), выделяемое при сгорании, определяется по формуле , m - масса вещества, кг; q - удельная теплота сгорания, для дров q = 8,3 * 10⁶ Дж/кг.
1) Найдем количество теплоты, необходимое на нагревание воды.
V = 20 л = 20 дм³ = 0,02 м³; m = ρ*V = 1000 кг/м³ * 0,02 м³ = 20 кг
Q₁ = 20 кг * 4200 Дж/кг*град * 30° = 2 520 000 Дж
2) Найдем количество теплоты, необходимое на нагревание котелка.
Q₂ = 5 кг * 450 Дж/кг*град * 30° = 67 500 Дж
3) Всего потребуется теплоты: Q = Q₁ + Q₂ = 2 520 000 Дж + 67 500 Дж = 2 587 500 Дж = 2,5875 * 10⁶ Дж
4) Найдем массу дров.
Q = qm ⇒ m = Q/q = 2,5875 * 10⁶ Дж / 8,3 * 10⁶ Дж/кг ≈ 0,312 кг
