Сколько керосина нужно сжечь на горелке с КПД 25%, чтобы из 2 кг льда при 0 градусах получить воду?

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо определить количество тепла, необходимого для того, чтобы перевести 2 кг льда при 0 градусах в воду при той же температуре.

Сначала мы должны учесть, что для того чтобы перевести лед в воду, нам необходимо предоставить тепло для плавления. Для этого нам понадобится использовать теплоту плавления льда. Теплота плавления льда равна 334,8 Дж/г.

Итак, для перевода 2 кг льда в воду, нам понадобится:
\[
Теплота\,плавления\,льда = Масса\,льда \times Теплота\,плавления\,льда
\]

\[
Теплота\,плавления\,льда = 2\,кг \times 334,8\,Дж/г
\]

После того, как лед полностью растает, нам необходимо теплоту для нагревания получившейся воды от 0 градусов до комнатной температуры. Для этого мы будем использовать теплоемкость воды, которая равна 4,18 Дж/(г * градус Цельсия).

Теплота нагревания воды равна:
\[
Теплота\,нагревания\,воды = Масса\,воды \times Теплоемкость\,воды \times Изменение\,температуры
\]

Здесь масса воды равна массе полученной воды после плавления льда, то есть 2 кг.

Разность температур, которую мы должны учесть, равна разнице между температурой плавления льда (0 градусов) и комнатной температурой. Допустим, комнатная температура составляет 20 градусов Цельсия.

\[
Теплота\,нагревания\,воды = 2\,кг \times 4,18\,Дж/(г \times градус Цельсия) \times (20\,градусов - 0\,градусов)
\]

Теперь мы можем просуммировать теплоту плавления льда и теплоту нагревания полученной воды:
\[
Общее\,количество\,теплоты = Теплота\,плавления\,льда + Теплота\,нагревания\,воды
\]

Теперь нам нужно учитывать КПД горелки, известные как Коэффициент Полезного Действия (КПД). Он показывает, какую часть энергии топлива превращается в полезную энергию, а сколько теряется в виде тепла.

Формула для КПД:
\[
КПД = \frac{Полезная\,работа}{Затраченная\,энергия}
\]

Полезная работа в нашем случае - это количество теплоты, которое нам нужно получить, а затраченная энергия - это количество керосина, которое нам нужно сжечь на горелке.

Теперь мы можем записать уравнение для КПД и решить его относительно количества керосина:
\[
КПД = \frac{Полезная\,работа}{Затраченная\,энергия} \Rightarrow Затраченная\,энергия = \frac{Полезная\,работа}{КПД}
\]

Заменяя Полезную работу на Общее количество теплоты, полученное ранее:
\[
Затраченная\,энергия = \frac{Общее\,количество\,теплоты}{КПД}
\]

Теперь, применяя значение КПД (25%), мы можем рассчитать затраченную энергию (количество керосина):
\[
Затраченная\,энергия = \frac{Общее\,количество\,теплоты}{0,25}
\]

Однако, чтобы получить ответ в килограммах, нам необходимо перевести энергию в массу керосина, используя его теплоту сгорания. Теплота сгорания керосина примерно равна 43 МДж/кг.

Применяя эту теплоту к затраченной энергии, мы можем найти количество керосина:
\[
Количество\,керосина = \frac{Затраченная\,энергия}{Теплота\,сгорания\,керосина}
\]

Подставляя значения и вычисляя, мы получаем около 339 граммов керосина.

Поэтому, чтобы перевести 2 кг льда при 0 градусах в воду, необходимо сжечь примерно 339 граммов керосина на горелке с КПД 25%.