Вопрос школьника
Какова масса природного газа, который надо сжечь, чтобы нагреть воду объемом V = 100 л от температуры t1 = 20 °С до t2 = 40 °С?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, необходимое для нагрева воды, m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для начала найдем массу воды:
m = V * ρ
где ρ — плотность воды при заданных условиях (обычно принимается равной 1 кг/л).
m = 100 л * 1 кг/л = 100 кг
Теперь подставим известные значения в формулу теплового баланса:
Q = m * c * ΔT
Q = 100 кг * 4,18 Дж/(кг*°C) * (40 °C — 20 °C)
Q = 8 360 Дж
Для расчета массы природного газа, необходимого для выделения такого количества теплоты, необходимо знать теплоту сгорания газа. Обычно для природного газа принимают значение 50 МДж/м³.
Тогда масса газа будет равна:
m = Q / (Qг * ρг)
где Qг — теплота сгорания газа, ρг — плотность газа при заданных условиях.
m = 8 360 Дж / (50 МДж/м³ * 1,2 кг/м³)
m ≈ 0,14 м³
Таким образом, для нагрева 100 л воды от 20 °C до 40 °C необходимо сжечь примерно 0,14 м³ природного газа.
