Сколько мазута необходимо сжечь, чтобы повысить температуру 2 тонн воды, находящейся в стальном баке массой 400 кг, на 50 градусов Цельсия? При этом 72% энергии, выделяющейся при сгорании топлива, расходуется на нагревание бака. Удельная теплота сгорания мазута составляет 40 МДж/кг.

Физика 9 класс Тепловые явления мазут сгорание мазута температура воды нагревание бака удельная теплота сгорания физика 9 класс Энергия расчет температуры теплообмен физические задачи Новый

Для решения задачи необходимо провести несколько этапов расчетов. Мы будем использовать следующие данные:

• Масса воды (m_вода) = 2 тонны = 2000 кг
• Масса бака (m_бак) = 400 кг
• Изменение температуры (ΔT) = 50 °C
• Удельная теплота сгорания мазута (Q_{сгорания}) = 40 МДж/кг = 40 000 000 Дж/кг
• Доля энергии, расходуемой на нагрев (η) = 72% = 0,72
• Удельная теплоемкость воды (c_вода) = 4,18 кДж/(кг·°C) = 4180 Дж/(кг·°C)
• Удельная теплоемкость стали (c_бак) = 0,5 кДж/(кг·°C) = 500 Дж/(кг·°C)

Теперь рассчитаем количество энергии, необходимое для нагрева воды и бака:

1. Энергия для нагрева воды:

Q_вода = m_вода * c_вода * ΔT

Q_вода = 2000 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * 50 °C = 418 000 000 Дж

2. Энергия для нагрева бака:

Q_бак = m_бак * c_бак * ΔT

Q_бак = 400 кг * 500 Дж/(кг·°C) * 50 °C = 10 000 000 Дж

Теперь суммируем энергии, необходимую для нагрева воды и бака:

Q_общая = Q_вода + Q_бак = 418 000 000 Дж + 10 000 000 Дж = 428 000 000 Дж

Поскольку 72% энергии, выделяющейся при сгорании мазута, используется для нагревания, то фактическая энергия, которую нужно получить от сгорания, составит:

Q_{необходимая} = Q_общая / η = 428 000 000 Дж / 0,72 ≈ 594 444 444 Дж

Теперь мы можем рассчитать, сколько мазута необходимо сжечь:

m_мазут = Q_{необходимая} / Q_{сгорания}

m_мазут = 594 444 444 Дж / 40 000 000 Дж/кг ≈ 14,86 кг

Ответ: Для повышения температуры 2 тонн воды и 400 кг стального бака на 50 градусов Цельсия необходимо сжечь примерно 14,86 кг мазута.