Для определения массы стальной заготовки, которую нужно нагреть, можно воспользоваться формулой для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева тела. Эта формула выглядит следующим образом:
\[ Q = mc\Delta T \]
где:
- \( Q \) — количество теплоты (в Джоулях),
- \( m \) — масса тела (в кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость материала (в Дж/(кг·°C)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (в °C).
Для стали удельная теплоемкость примерно равна \( c = 480 \, \text{Дж/(кг·°C)} \).
Теперь найдём общее количество теплоты, которое выделяется при сжигании 1 кг кокса. Энергия, выделяющаяся при сжигании кокса, примерно составляет 30 МДж/кг. Следовательно, для 1 кг кокса:
\[ Q = 1 \, \text{кг} \times 30 \, \text{МДж/кг} = 30 \, \text{МДж} = 30 \times 10^6 \, \text{Дж} \]
Теперь определим изменение температуры \( \Delta T \):
\[ \Delta T = t_2 - t_1 = 300° \text{C} - 50° \text{C} = 250° \text{C} \]
Теперь подставим известные значения в формулу для количества теплоты:
\[ Q = mc\Delta T \]
\[ 30 \times 10^6 = m \times 480 \times 250 \]
Теперь решим это уравнение относительно \( m \):
\[ m = \frac{30 \times 10^6}{480 \times 250} \]
\[ m = \frac{30 \times 10^6}{120000} \]
\[ m = 250 \, \text{кг} \]
Таким образом, масса стальной заготовки для нагревания составляет 250 кг.