Каков процент потери теплоты в окружающую среду при нагреве воды массой 5 кг на керосиновой горелке с температурой

Для решения данной задачи нам необходимо определить количество теплоты, которое было передано воде для ее нагрева, а затем вычислить процент потери теплоты в окружающую среду.

Шаг 1: Определение количества теплоты для нагрева воды
Количество теплоты, \(Q\), переданное воде, можно выразить с помощью формулы:

\[Q = mc\Delta T\]

где:
\(m\) - масса воды,
\(c\) - удельная теплоемкость воды,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Мы знаем, что масса воды \(m = 5\) кг, удельная теплоемкость воды \(c = 4,2 \times 10^{3}\) Дж/кг·градус, и изменение температуры \(\Delta T = 100 - 20 = 80\) градусов.

Подставляя известные значения в формулу, получаем:

\[Q = 5 \times (4,2 \times 10^{3}) \times 80\]

Шаг 2: Определение количества теплоты, полученного от сгоревшего керосина
Количество теплоты, полученное от сгоревшего керосина, можно выразить с помощью формулы:

\[Q_{\text{керосин}} = m_{\text{керосин}} \times q_{\text{керосин}}\]

где:
\(m_{\text{керосин}}\) - масса сгоревшего керосина,
\(q_{\text{керосин}}\) - удельная теплота сгорания керосина.

Мы знаем, что масса сгоревшего керосина \(m_{\text{керосин}} = 60\) г, а удельная теплота сгорания керосина \(q_{\text{керосин}} = 43\) МДж/кг. Переведем удельную теплоту в Дж/кг:

\[q_{\text{керосин}} = 43 \times 10^{6}\] Дж/кг.

Подставляя известные значения в формулу, получаем:

\[Q_{\text{керосин}} = 60 \times (43 \times 10^{6})\]

Шаг 3: Расчет потери теплоты в окружающую среду
Процент потери теплоты в окружающую среду можно выразить с помощью формулы:

\[ \text{потеря} = \frac{\text{потеря}}{\text{вход}} \times 100\%\]

где:
\(\text{потеря}\) - количество теплоты, которое не было передано воде,
\(\text{вход}\) - общее количество теплоты, полученное от сгоревшего керосина.

Мы знаем, что количество теплоты, переданное воде, равно \(Q\), а общее количество теплоты, полученное от сгоревшего керосина, равно \(Q_{\text{керосин}}\).

Подставляя известные значения в формулу, получаем:

\[\text{потеря} = \frac{Q_{\text{керосин}} - Q}{Q_{\text{керосин}}} \times 100\%\]

Вычислим значения и получим ответ:

\[Q = 5 \times (4,2 \times 10^{3}) \times 80 = 1,68 \times 10^{6}\] Дж
\[Q_{\text{керосин}} = 60 \times (43 \times 10^{6}) = 2,58 \times 10^{9}\] Дж

\[\text{потеря} = \frac{2,58 \times 10^{9} - 1,68 \times 10^{6}}{2,58 \times 10^{9}} \times 100\% = 99,935\% \approx 99,94\%\]

Таким образом, процент потери теплоты в окружающую среду при нагреве воды составляет около 99,94%.