Вопрос школьника
Сколько керосина сгорает за τ1 = 1 минуту в горелке с КПД η = 0,4, если вода массой m1 = 2 кг от температуры t1 = 15 0С до кипения нагревается за время τ2 = 10 минут?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. Энергия, выделяющаяся при сгорании керосина в горелке, будет использоваться для нагрева воды.
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева 2 кг воды от 15°C до 100°C:
Q = m1 * c * Δt
где m1 = 2 кг — масса воды, c = 4,186 Дж/(г*°C) — удельная теплоемкость воды, Δt = 100°C — 15°C = 85°C — изменение температуры воды.
Q = 2 * 4,186 * 85 = 709,22 кДж
Теперь найдем количество керосина, необходимое для выделения такого количества теплоты:
Q = Qкер * η
где Qкер — количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг керосина, η = 0,4 — КПД горелки.
Qкер = Q / η = 709,22 / 0,4 = 1773,05 кДж
Теперь найдем количество керосина, сгорающего за 1 минуту:
Qкер1 = Qкер / τ2 = 1773,05 / 10 = 177,31 кДж/мин
Наконец, найдем массу керосина, сгорающего за 1 минуту:
mкер1 = Qкер1 / Qкеркг = 177,31 / 43,1 = 4,11 г/мин
Ответ: за 1 минуту в горелке с КПД η = 0,4 сгорает 4,11 г керосина.
