Какой объём природного газа понадобится для разогрева алюминия массой 50 кг с начальной температурой 20°C до температуры плавления, учитывая удельные теплоемкости алюминия и природного газа?

Физика Колледж Тепловые явления объем природного газа разогрев алюминия теплоемкость алюминия температура плавления физика 12 класс Новый

Для решения данной задачи нам нужно рассчитать, сколько энергии потребуется для разогрева алюминия до температуры плавления, а затем определить, какой объём природного газа необходим для получения этой энергии.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, необходимое для разогрева алюминия.

• Удельная теплоемкость алюминия: Примем, что удельная теплоемкость алюминия составляет примерно 0.9 Дж/(г·°C).
• Температура плавления алюминия: Температура плавления алюминия составляет примерно 660°C.
• Начальная температура: Начальная температура алюминия равна 20°C.
• Масса алюминия: Масса алюминия составляет 50 кг, что равно 50000 г.

Теперь можем использовать формулу для расчета количества теплоты:

Q = mcΔT,

где:

• Q - количество теплоты (в Джоулях),
• m - масса (в граммах),
• c - удельная теплоемкость (в Дж/(г·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в °C).

Теперь подставим известные значения:

• m = 50000 г,
• c = 0.9 Дж/(г·°C),
• ΔT = 660°C - 20°C = 640°C.

Подставляем в формулу:

Q = 50000 г * 0.9 Дж/(г·°C) * 640°C.

Теперь вычислим:

Q = 50000 * 0.9 * 640 = 28800000 Дж.

Шаг 2: Теперь найдем, сколько объёма природного газа необходимо для получения этой энергии.

• Удельная теплота сгорания природного газа: Примем, что удельная теплота сгорания природного газа составляет примерно 35 МДж/м³ (или 35000000 Дж/м³).

Используем формулу для расчета объёма газа:

V = Q / Qс,

где:

• V - объём природного газа (в м³),
• Q - количество теплоты (в Джоулях),
• Qс - удельная теплота сгорания природного газа (в Дж/м³).

Подставляем известные значения:

V = 28800000 Дж / 35000000 Дж/м³.

Теперь вычислим:

V ≈ 0.822857 м³.

Ответ: Для разогрева алюминия массой 50 кг с начальной температурой 20°C до температуры плавления понадобится примерно 0.823 м³ природного газа.