Определите максимальную массу воды с начальной температурой 20°C, которую можно превратить в пар с температурой 100°C за счет теплоты, выделяющейся при полном сгорании 10 г бензина. Потери энергии не учитывайте.
где: м(вода) - масса воды c(воды) - удельная теплоемкость воды ΔT(воды) - изменение температуры воды м(пара) - масса пара c(пара) - удельная теплоемкость пара ΔT(пара) - изменение температуры пара Q - количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина
Теплота сгорания бензина равна примерно 44000 кДж/кг.
Для воды: c(воды) = 4.18 кДж/(кг*°C) ΔT(воды) = 80°C
Для пара: c(пара) = 2.0 кДж/(кг*°C) ΔT(пара) = 80°C
Для решения данной задачи мы можем воспользоваться уравнением теплового баланса:
м(вода) c(воды) ΔT(воды) = м(пара) c(пара) ΔT(пара) + Q
где:
м(вода) - масса воды
c(воды) - удельная теплоемкость воды
ΔT(воды) - изменение температуры воды
м(пара) - масса пара
c(пара) - удельная теплоемкость пара
ΔT(пара) - изменение температуры пара
Q - количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина
Теплота сгорания бензина равна примерно 44000 кДж/кг.
Для воды:
c(воды) = 4.18 кДж/(кг*°C)
ΔT(воды) = 80°C
Для пара:
c(пара) = 2.0 кДж/(кг*°C)
ΔT(пара) = 80°C
Подставляем все данные в уравнение:
м(вода) 4.18 кДж/(кг°C) 80°C = м(пара) 2.0 кДж/(кг°C) 80°C + 44000 кДж
Учитывая, что при испарении 1 кг воды образуется 1 кг пара, получаем:
м(вода) = 2 * м(пара)
Итак:
2 м(пара) 4.18 кДж/(кг°C) 80°C = м(пара) 2.0 кДж/(кг°C) * 80°C + 44000 кДж
10.56 м(пара) = 160 м(пара) + 44000
10.56 м(пара) - 160 м(пара) = 44000
-149.44 * м(пара) = 44000
м(пара) = 44000 / 149.44
м(пара) ≈ 294.6 г
Таким образом, можно превратить в пар примерно 294.6 г воды, если сгорит 10 г бензина.