Дано:
КПД паровой машины, η = 34% = 0.34,
масса снега, m = 88 кг,
температура снега, t1 = -10°C = 263K,
температура воды, t2 = 6°C = 279K,
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.
Найти:
Количество дров, необходимых для нагрева снега до температуры плавления и превращения его в воду, и затем нагрева этой воды до температуры 6°C.
Решение:
Сначала рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева снега до температуры плавления:
Q1 = m * c1 * (0 - (-10)) + m * λ
Затем найдем количество тепла, требуемое для нагрева получившейся воды от 0°C до 6°C:
Q2 = m * c2 * (6 - 0)
Общее количество тепла, необходимое для процесса:
Q = Q1 + Q2
Теперь найдем количество дров, которое нужно сжечь, используя удельную теплоту сгорания:
N = Q / (η * q)
Подставим известные значения и рассчитаем количество дров:
Q1 = 88 кг * 2100 Дж/(кг*°C) * (0 - (-10) °C) + 88 кг * 330000 Дж/кг = 1848000 кДж
Q2 = 88 кг * 4200 Дж/(кг*°C) * (6 - 0) °C = 2217600 кДж
Q = 1848000 кДж + 2217600 кДж = 4065600 кДж
N = 4065600 кДж / (0.34 * 10*10^6 Дж/кг) ≈ 11.96 кг
Ответ: Необходимо сжечь примерно 11.96 кг дров для получения воды из снега.