Помогите с физикой
Сколько свинца можно расплавить при температуре плавления, сообщив ему 2,8∙ Дж теплот3. Вычислить полезную энергию, полученную при сгорании природного газа массой 200 г, если
К. П. Д. нагревателя равен 80 %
4. Сколько сухих дров необходимо сжечь в печке с η=40%, чтобы получить из 10 кг снега, взятого при нуле градусов, воду при 40 ° С?
ы?
с Дано и Решением
Давайте решим эти задачи по физике. Для решения нам потребуются следующие данные:
* Удельная теплоемкость свинца: c<sub>Pb</sub> ≈ 130 Дж/(кг·°C)
* Удельная теплота плавления свинца: λ<sub>Pb</sub> ≈ 25 кДж/кг = 25000 Дж/кг
* Температура плавления свинца: T<sub>пл</sub> ≈ 327 °C
* Удельная теплота сгорания природного газа: q<sub>газ</sub> ≈ 50 МДж/кг = 50 000 000 Дж/кг (это приблизительное значение, может варьироваться в зависимости от состава газа)
* Удельная теплоемкость воды: c<sub>воды</sub> ≈ 4200 Дж/(кг·°C)
* Удельная теплота плавления льда: λ<sub>льда</sub> ≈ 334 кДж/кг = 334000 Дж/кг
* Удельная теплоемкость сухих дров: q<sub>дрова</sub> ≈ 10 МДж/кг = 10 000 000 Дж/кг (приблизительное значение, сильно зависит от типа древесины)
Задача 1: Сколько свинца можно расплавить?
* Допустим, начальная температура свинца равна комнатной температуре (20°C).
* Сначала свинец нужно нагреть до температуры плавления (327°C - 20°C = 307°C).
* Затем нужно сообщить ему энергию на плавление.
Общая энергия Q, необходимая для расплавления свинца массой m:
Q = m * c<sub>Pb</sub> * ΔT + m * λ<sub>Pb</sub>
где:
* m - масса свинца (кг)
* ΔT - изменение температуры (307°C)
Нам дано Q = 2.8∙10³ Дж (предполагаю, что здесь опечатка и имеется в виду 2,8 * 10^3 Дж, или 2800 Дж). Подставим значения:
2800 Дж = m * 130 Дж/(кг·°C) * 307°C + m * 25000 Дж/кг
2800 Дж = m * (40000 Дж/кг)
m = 2800 Дж / 40000 Дж/кг ≈ 0.07 кг = 70 г
Ответ: При сообщении 2800 Дж теплоты можно расплавить примерно 70 г свинца.
Задача 2: Полезная энергия при сгорании газа.
* Масса газа: m<sub>газ</sub> = 200 г = 0.2 кг
* КПД нагревателя: η = 80% = 0.8
Полезная энергия Q<sub>полезная</sub>:
Q<sub>полезная</sub> = η * q<sub>газ</sub> * m<sub>газ</sub> = 0.8 * 50 000 000 Дж/кг * 0.2 кг = 8 000 000 Дж = 8 МДж
Ответ: Полезная энергия, полученная при сгорании 200 г газа, составляет 8 МДж.
Задача 3: Сколько дров нужно сжечь?
* Масса снега: m<sub>снег</sub> = 10 кг
* Начальная температура снега: T<sub>1</sub> = 0°C
* Конечная температура воды: T<sub>2</sub> = 40°C
* КПД печки: η = 40% = 0.4
Сначала снег нужно расплавить, а затем нагреть воду. Общая энергия Q, необходимая для этого:
Q = m<sub>снег</sub> * λ<sub>льда</sub> + m<sub>снег</sub> * c<sub>воды</sub> * (T<sub>2</sub> - T<sub>1</sub>) = 10 кг * 334000 Дж/кг + 10 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 40°C = 3340000 Дж + 1680000 Дж = 5020000 Дж
Теперь найдем необходимую энергию с учетом КПД печки:
Q<sub>необходимая</sub> = Q / η = 5020000 Дж / 0.4 = 12550000 Дж
Наконец, найдем массу дров:
m<sub>дрова</sub> = Q<sub>необходимая</sub> / q<sub>дрова</sub> = 12550000 Дж / 10000000 Дж/кг ≈ 1.255 кг
Ответ: Необходимо сжечь примерно 1.255 кг сухих дров.
Важно: Полученные ответы являются приблизительными из-за использования приблизительных значений удельных теплоемкостей и теплот. Более точные результаты потребуют более точных данных для конкретных материалов и условий.
