Сколько потребуется торфа, чтобы расплавить 7 кг свинца, если до нагревания температура свинца составляла 23 град. С, учитывая, что сгорании угля потери тепла составят 35%
Ответ: потребуется примерно 0,045 кг0{,}045\ \text{кг}0,045кг торфа (≈ 45 г45\ \text{г}45г) при указанных допущениях. Расчёт (с принятыми физическими величинами): температура плавления свинца Tm=327∘CT_m=327^\circ\text{C}Tm=327∘C, начальная T0=23∘CT_0=23^\circ\text{C}T0=23∘C, ΔT=Tm−T0=304 К\Delta T=T_m-T_0=304\ \text{К}ΔT=Tm−T0=304К. удельная теплоёмкость свинца \(c=128\ \text{Дж/(кг·К)}\), скрытая теплота плавления λ=23 000 Дж/кг\lambda=23\,000\ \text{Дж/кг}λ=23000Дж/кг, масса свинца m=7 кгm=7\ \text{кг}m=7кг. Необходимое тепло для нагрева и плавления: Q=mcΔT+mλ=7⋅128⋅304+7⋅23 000=433 384 Дж.
Q=m c\Delta T + m\lambda=7\cdot128\cdot304 + 7\cdot23\,000 = 433\,384\ \text{Дж}. Q=mcΔT+mλ=7⋅128⋅304+7⋅23000=433384Дж. С учётом потерь при сгорании \((35\%\), эффективность \(\eta=0{,}65)\) требуется энергия от топлива Qтоп=Qη=433 3840,65=667 514 Дж.
Q_{\text{топ}}=\frac{Q}{\eta}=\frac{433\,384}{0{,}65}=667\,514\ \text{Дж}. Qтоп=ηQ=0,65433384=667514Дж. Принимая теплотворную способность торфа q=15⋅106 Дж/кгq=15\cdot10^6\ \text{Дж/кг}q=15⋅106Дж/кг, mторф=Qтопq=667 51415⋅106=0,0445 кг≈45 г.
m_{\text{торф}}=\frac{Q_{\text{топ}}}{q}=\frac{667\,514}{15\cdot10^6}=0{,}0445\ \text{кг}\approx45\ \text{г}. mторф=qQтоп=15⋅106667514=0,0445кг≈45г. Примечание: ответ зависит от принятых значений c,λc,\lambdac,λ и теплотворной способности торфа; при иной калорийности масса изменится пропорционально.
Расчёт (с принятыми физическими величинами): температура плавления свинца Tm=327∘CT_m=327^\circ\text{C}Tm =327∘C, начальная T0=23∘CT_0=23^\circ\text{C}T0 =23∘C, ΔT=Tm−T0=304 К\Delta T=T_m-T_0=304\ \text{К}ΔT=Tm −T0 =304 К. удельная теплоёмкость свинца \(c=128\ \text{Дж/(кг·К)}\), скрытая теплота плавления λ=23 000 Дж/кг\lambda=23\,000\ \text{Дж/кг}λ=23000 Дж/кг, масса свинца m=7 кгm=7\ \text{кг}m=7 кг.
Необходимое тепло для нагрева и плавления:
Q=mcΔT+mλ=7⋅128⋅304+7⋅23 000=433 384 Дж. Q=m c\Delta T + m\lambda=7\cdot128\cdot304 + 7\cdot23\,000 = 433\,384\ \text{Дж}.
Q=mcΔT+mλ=7⋅128⋅304+7⋅23000=433384 Дж.
С учётом потерь при сгорании \((35\%\), эффективность \(\eta=0{,}65)\) требуется энергия от топлива
Qтоп=Qη=433 3840,65=667 514 Дж. Q_{\text{топ}}=\frac{Q}{\eta}=\frac{433\,384}{0{,}65}=667\,514\ \text{Дж}.
Qтоп =ηQ =0,65433384 =667514 Дж.
Принимая теплотворную способность торфа q=15⋅106 Дж/кгq=15\cdot10^6\ \text{Дж/кг}q=15⋅106 Дж/кг,
mторф=Qтопq=667 51415⋅106=0,0445 кг≈45 г. m_{\text{торф}}=\frac{Q_{\text{топ}}}{q}=\frac{667\,514}{15\cdot10^6}=0{,}0445\ \text{кг}\approx45\ \text{г}.
mторф =qQтоп =15⋅106667514 =0,0445 кг≈45 г.
Примечание: ответ зависит от принятых значений c,λc,\lambdac,λ и теплотворной способности торфа; при иной калорийности масса изменится пропорционально.