Какой объем природного газа необходимо сжечь, чтобы разогреть лед массой m = 100 г с температуры t1 = −20

Чтобы решить данную задачу, нам понадобится использовать закон сохранения энергии. В данном случае, энергия, необходимая для нагревания льда, будет равной энергии, полученной при сжигании природного газа.

Перед тем, как рассчитать объем газа, нам нужно определить энергию, необходимую для нагревания льда. Для этого мы можем использовать формулу:

Q = m * c * Δt,

где Q - тепловая энергия, m - масса льда, c - удельная теплоемкость вещества (для льда это 2.09 Дж/г°C), Δt - изменение температуры.

В нашем случае, масса льда составляет 100 г, а изменение температуры равно разности температуры плавления (0°C) и начальной температуры (-20°C), что равно 20°C. Таким образом:

Q = 100 г * 2.09 Дж/г°C * 20°C = 4180 Дж.

Теперь, если мы знаем, что полная энергия, выделяющаяся при сжигании природного газа равна 4180 Дж, мы можем использовать формулу:

Q = V * Qг,

где Qг - теплота сгорания природного газа, а V - объем газа, который нам нужно рассчитать.

Найдем Qг для природного газа. Удельная теплота сгорания природного газа составляет приближенно около 55 МДж/м3. Переведем ее в джоули:

Qг = 55 МДж/м3 * 10^6 Дж/МДж = 55 * 10^6 Дж/м3.

Теперь, подставим известные значения и найдем объем газа:

4180 Дж = V * 55 * 10^6 Дж/м3.

V = 4180 Дж / (55 * 10^6 Дж/м3) ≈ 0.000076 м3.

Таким образом, чтобы разогреть лед массой 100 г от -20°C до температуры плавления, необходимо сжечь примерно 0.000076 м3 природного газа.

Обратите внимание, что в этом решении мы использовали приближенное значение удельной теплоты сгорания природного газа. В реальности это значение может незначительно отличаться в зависимости от конкретных условий.