Вопрос школьника
Определите, какое количество свинца, взятого при 0 °С, можно расплавить за счет теплоты, полученной при сгорании 500 г нефти, если КПД нагревателя 80 %.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать теплоту сгорания нефти и теплоту плавления свинца.
Теплота сгорания нефти — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг нефти. Обычно ее выражают в джоулях на килограмм (Дж/кг) или в калориях на грамм (кал/г). Для разных видов нефти теплота сгорания может отличаться, но в среднем она составляет около 42 МДж/кг.
Теплота плавления свинца — это количество теплоты, которое необходимо затратить, чтобы расплавить 1 кг свинца. Она составляет около 24,5 кДж/г или 24,5 МДж/кг.
Теперь можно рассчитать, сколько свинца можно расплавить за счет теплоты, полученной при сгорании 500 г нефти.
Сначала нужно вычислить количество теплоты, выделяемое при сгорании 500 г нефти:
Q = m * Qсг,
где Q — количество теплоты, выделяемое при сгорании нефти, Дж;
m — масса нефти, кг;
Qсг — теплота сгорания нефти, Дж/кг.
Подставляем известные значения:
Q = 0,5 * 42 000 000 = 21 000 000 Дж.
Теперь нужно учесть КПД нагревателя. КПД — это коэффициент полезного действия, который показывает, какая часть теплоты, выделяемой при сгорании топлива, используется для нагрева объекта, а какая часть уходит в окружающую среду. В данной задаче КПД равен 80 %, то есть 80 % теплоты, выделяемой при сгорании нефти, будет использовано для нагрева свинца.
Теперь можно рассчитать, сколько свинца можно расплавить:
mпл = Q * КПД / Qпл,
где mпл — масса расплавленного свинца, кг;
Q — количество теплоты, выделяемое при сгорании нефти, Дж;
КПД — коэффициент полезного действия нагревателя, без единицы;
Qпл — теплота плавления свинца, Дж/кг.
Подставляем известные значения:
mпл = 21 000 000 * 0,8 / 24 500 000 = 0,68 кг.
Таким образом, при сгорании 500 г нефти и использовании теплоты с КПД 80 % можно расплавить около 0,68 кг свинца.
