Дано:
Масса снега m = 119 кг
Начальная температура снега t1 = -7 °C
Конечная температура воды t2 = 10 °C
Удельная теплота плавления снега λ = 330000 Дж/кг
Удельная теплоемкость снега c1 = 2100 Дж/кг*°C
Удельная теплоемкость воды c2 = 4200 Дж/кг*°C
Удельная теплота сгорания дров q = 10*10^6 Дж/кг
КПД паровой машины η = 39% = 0.39
Найти: количество дров, необходимое для нагрева снега до воды
Решение:
Вычислим количество теплоты, необходимое для превращения снега в воду и нагрева ее до 10 °C:
Q1 = c1 * m * (t2 - t1) // теплота для плавления снега
Q2 = λ * m // теплота для нагрева снега до 0 °C
Q3 = c2 * m * (t2 - 0) // теплота для нагрева воды до 10 °C
Q = Q1 + Q2 + Q3 // общая теплота
Теперь выразим массу дров, необходимую для выделения этой теплоты:
m = Q / (q * η)
Подставим известные значения и решим уравнение:
m = (c1 * m * (t2 - t1) + λ * m + c2 * m * (t2 - 0)) / (q * η)
m = (2100 * 119 * (10 - (-7)) + 330000 * 119 + 4200 * 119 * (10 - 0)) / (10*10^6 * 0.39) ≈ 9.84 кг
Ответ: Необходимо сжечь примерно 9.84 кг дров для превращения 119 кг снега в воду при заданных условиях.