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:

\[Q = mcΔT\]

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:

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

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:

\[167200 = m \times (30 000 000) \times (0.4)\]

Для этого нам нужно разделить обе стороны уравнения на значение \(30 000 000 \times 0.4\):

\[m = \frac{167200}{(30 000 000) \times (0.4)}\]

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.