Определить массу дров, необходимых для нагревания 2л воды до кипения, если начальная температура воды 20°c.

1). Необходимо сначала рассчитать, какое количество теплоты должна получить вода, чтобы нагреться от температуры 20 градусов до температуры 100 градусов по формуле: Q = m • c • Δt. Массу воды можно найти через формулу: m = ρV, где плотность воды ρ = 1000 кг/куб.м, а объём V = 2 л = 2 куб.дм = 0,004 куб.м. Получаем массу m = 2 кг (1 кг воды занимает объём 1 л). Удельная теплоёмкость воды с = 4200 Дж/(кг • град), изменение температуры Δt = 100 – 20; Δt = 80 градусов. Получаем Q = 2 кг • 4200 Дж/(кг • град) • 80 град = 672000 Дж.  

2). Для того, чтобы рассчитать, какое количество теплоты заберёт алюминиевый котелок при нагревании от температуры 20 градусов до температуры 100 градусов, воспользуемся формулой: Q = m • c • Δt. Масса котелка m = 600 г = 0,6 кг. Удельная теплоёмкость алюминия с = 920 Дж/(кг • град), изменение температуры Δt = 80 градусов. Получаем Q = 0,6 кг • 920 Дж/(кг • град) • 80 град, Q = 44160 Дж.  

3). Итого необходимо на воду и котелок Q = 672000 Дж + 44160 Дж = 716160 Дж.

4). Чтобы рассчитать, сколько нужно сжечь дров, чтобы нагреть воду до кипения, налитую в алюминиевый котелок, воспользуемся формулой для расчёта выделившейся теплоты при сгорании топлива: Q = q • m, тогда масса топлива m = Q : q, где удельная теплота сгорания дров q = 10 МДж/кг. Будем считать, что всё выделившееся тепло передаётся котелку с водой m = 716160 Дж : 10000000 Дж/кг = 0,0716 кг.

5) Если КПД дров = 60%, то Q = 0,6 • q • m, m = Q : (0,6 q) = 716160 Дж : 6000000 Дж/кг = 0,0716 кг = 0,1194 кг. ответ: 0,0716 кг и 0,1194 кг.