Дано (в СИ):
Масса воды (m) = 10 кг,
Масса угля (mугля) = 3 кг,
Удельная теплота сгорания угля (Qугля) = 10 МДж/кг = 10 000 000 Дж/кг,
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/кг°C,
Начальная температура воды (tнач) = 20 °C.
Найти:
1. На сколько градусов нагреется вода, если ей передать половину выделенного тепла?
2. Конечную температуру воды.
Решение:
1. Сначала найдем количество тепла, выделяемого при сжигании угля.
Выделимая теплота при сгорании угля равна произведению массы угля на его удельную теплоту сгорания:
Q = mугля * Qугля = 3 кг * 10 000 000 Дж/кг = 30 000 000 Дж.
Половина выделенного тепла будет равна:
Qполовина = Q / 2 = 30 000 000 Дж / 2 = 15 000 000 Дж.
Теперь найдем на сколько градусов нагреется вода, используя уравнение теплообмена:
Qполовина = mcΔt,
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Δt - изменение температуры.
Отсюда можно найти Δt:
Δt = Qполовина / mc = 15 000 000 Дж / (10 кг * 4200 Дж/кг°C) ≈ 357.14°C.
2. Теперь найдем конечную температуру воды, используя начальную температуру и изменение температуры:
tконечная = tнач + Δt = 20°C + 357.14°C ≈ 377.14°C.
Ответ:
1. Вода нагреется на примерно 357.14°C.
2. Конечная температура воды составит приблизительно 377.14°C.