Для отримання 400 г пари, яка починається з початкової температури води, скільки кам яного вугілля потрібно спалити

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать формулы, связанные с законом сохранения энергии.

Первым шагом является определение необходимого количества энергии для нагрева 400 г воды с начальной температурой до требуемой температуры. Для этого мы используем следующую формулу:

$$Q=mc\Delta T$$

где:
- Q - количество теплоты (энергии), необходимое для нагрева воды
- m - масса воды (400 г)
- c - удельная теплоемкость воды (4.18 Дж/г°C)
- ΔT - изменение температуры (температура конечного состояния минус начальная температура)

Для простоты предположим, что начальная температура воды составляет 0°C, а требуемая температура 100°C.

Теперь мы можем вычислить количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

$$Q=(400г)\times (4.18Дж/г°C)\times (100°C-0°C)=167200Дж$$

Теперь, зная количество энергии, необходимое для нагрева воды, мы можем определить количество каменного угля, которое необходимо сжечь в печи с ККД 40%.

КПД (Коэффициент полезного действия) показывает эффективность преобразования теплоты в работу. Если КПД составляет 40%, это означает, что только 40% энергии, выделившейся при сгорании угля, может быть использовано для нагрева воды.

Используем формулу для определения количества энергии, выделившейся при сгорании угля:

$$Э=m\times C$$

где:
- Э - количество энергии, выделившейся при сгорании угля (Дж)
- m - масса угля (которую мы хотим найти)
- C - теплота сгорания угля (в данном случае можно принять 30 000 000 Дж/кг)

Теперь мы можем написать уравнение с учетом КПД:

$$Э=m\times C\times КПД$$

Подставим известные значения и решим уравнение:

$$167200=m\times (30000000)\times (0.4)$$

Для этого нам нужно разделить обе стороны уравнения на значение $30000000\times 0.4$:

$$m=\frac{167200}{(30000000)\times (0.4)}$$

Выполним вычисления:

$$m\approx 1.39\times {10}^{-4}кг$$

Таким образом, чтобы получить 400 г пара, который начинается с начальной температуры воды, необходимо сжечь примерно $1.39\times {10}^{-4}$ кг каменного угля.