Какое количество природного газа потребуется для превращения 2 кг льда, взятого при температуре -10 градусов Цельсия

Для решения данной задачи, нам необходимо учесть два процесса: нагревание льда до температуры плавления и плавление льда до воды.

1. Количество теплоты, необходимое для нагревания льда до температуры плавления. Это можно вычислить по формуле:

\(Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T\)

Где:
\(Q_1\) - количество теплоты (джоулей),
\(m\) - масса льда (килограммы),
\(c\) - удельная теплоемкость льда (4,18 Дж/град),
\(\Delta T\) - изменение температуры (градусы Цельсия).

Подставляя значения, получим:

\(Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 4,18 \, \text{Дж/град} \cdot 10 \, \text{град}\)

\(Q_1 = 83,6 \, \text{КДж}\) (килоджоулей).

2. Количество теплоты, необходимое для плавления льда до воды. Это можно вычислить по формуле:

\(Q_2 = m \cdot L\)

Где:
\(Q_2\) - количество теплоты (джоулей),
\(m\) - масса льда (килограммы),
\(L\) - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г).

Подставляя значения, получим:

\(Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 334 \, \text{Дж/г}\)

\(Q_2 = 668 \, \text{КДж}\) (килоджоулей).

Теперь, с учетом КПД нагревательной установки, найдем общее количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду. КПД равен 25%, что означает, что только 25% от выделяемой энергии использовано для нагревания льда. Для расчета используем формулу:

\(Q = \frac{Q_1 + Q_2}{\text{КПД}}\)

Подставляя значения, получим:

\(Q = \frac{83,6 \, \text{КДж} + 668 \, \text{КДж}}{0,25}\)

\(Q = 3284 \, \text{КДж}\) (килоджоулей).

Итак, нам потребуется 3284 килоджоуля природного газа для превращения 2 килограммов льда при -10 градусов Цельсия в воду при 100 градусах Цельсия при КПД нагревательной установки 25%.