Сколько энергии выделилось при полном сгорании m1=1 кг спирта и m2=10 кг бензина? Значения удельной теплоты сгорания спирта и бензина равны q1=27 МДж/кг и q2=46 МДж/кг соответсвенно. Ответ выразить в МДж, округлив до целых. При помощи нагревателя мощность N=16,8 кВт в течении т=20 с нагревают некоторый объём воды, температура которой увеличилась на t=40°C? Удельная теплоёмкость воды равна c=4200 Дж/(кг•°C). Плотность воды равна p=1000 кг/м3. Потерями энергии пренебречь. Определите энергию, вырабатываемую нагревателем. Ответ выразить в кДж, округлив до целых. 1.Определите массу m воды. Ответ выразить в кг, округлив до целых. 2. Определите объём V воды. Ответ выразить в л, округлив до целых. Тепловой двигатель при потреблении m=0,4 ко угля развивал мощность N=800 Вт в течении времени t=1 ч. Удельная теплота сгорания угля q=30 МДж/кг. 1. Определите полезную работу двигателя А. Ответ выразить в кДж, округлив до целых. 2. Определите полную совершенную работу двигателя А. Ответ выразить в МДж, округлив до целых. 3. Определить КПД n двигателя. Ответ выразить в %, округлив до целых.

Решим задачи по порядку.

1. Энергия при полном сгорании спирта и бензина

Дано:

• Масса спирта \( m_1 = 1 \, \text{кг} \)
• Удельная теплота сгорания спирта \( q_1 = 27 \, \text{МДж/кг} \)
• Масса бензина \( m_2 = 10 \, \text{кг} \)
• Удельная теплота сгорания бензина \( q_2 = 46 \, \text{МДж/кг} \)

Формула для расчета энергии: \[ E = m \cdot q \]

Для спирта:

\[ E_1 = m_1 \cdot q_1 = 1 \, \text{кг} \cdot 27 \, \text{МДж/кг} = 27 \, \text{МДж} \]

Для бензина:

\[ E_2 = m_2 \cdot q_2 = 10 \, \text{кг} \cdot 46 \, \text{МДж/кг} = 460 \, \text{МДж} \]

Общая энергия:

\[ E_{\text{total}} = E_1 + E_2 = 27 \, \text{МДж} + 460 \, \text{МДж} = 487 \, \text{МДж} \]

Ответ:

Общая энергия, выделившаяся при сгорании спирта и бензина, составляет 487 МДж.

---

2. Нагрев воды

Дано:

• Мощность нагревателя \( N = 16.8 \, \text{кВт} = 16800 \, \text{Вт} \)
• Время нагрева \( t = 20 \, \text{с} \)
• Увеличение температуры \( \Delta t = 40 \, \text{°C} \)
• Удельная теплоемкость воды \( c = 4200 \, \text{Дж/(кг•°C)} \)
• Плотность воды \( \rho = 1000 \, \text{кг/м}^3 \)

1. Энергия, вырабатываемая нагревателем:

\[ E = N \cdot t = 16800 \, \text{Вт} \cdot 20 \, \text{с} = 336000 \, \text{Дж} = 336 \, \text{кДж} \]

Ответ:

Энергия, вырабатываемая нагревателем, составляет 336 кДж.

2. Определение массы \( m \) воды:

\[ E = m \cdot c \cdot \Delta t \] \[ 336000 \, \text{Дж} = m \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг•°C)} \cdot 40 \, \text{°C} \] \[ 336000 = m \cdot 168000 \] \[ m = \frac{336000}{168000} = 2 \, \text{кг} \]

Ответ:

Масса воды составляет 2 кг.

3. Определение объёма \( V \) воды:

\[ V = \frac{m}{\rho} = \frac{2 \, \text{кг}}{1000 \, \text{кг/м}^3} = 0.002 \, \text{м}^3 \] \[ V = 0.002 \times 1000 = 2 \, \text{л} \]

Ответ:

Объём воды составляет 2 л.

---

3. Тепловой двигатель

Дано:

• Масса угля \( m = 0.4 \, \text{кг} \)
• Мощность \( N = 800 \, \text{Вт} \)
• Время \( t = 1 \, \text{ч} = 3600 \, \text{с} \)
• Удельная теплота сгорания угля \( q = 30 \, \text{МДж/кг} \)

1. Полезная работа двигателя \( A \):

\[ A = N \cdot t = 800 \, \text{Вт} \cdot 3600 \, \text{s} = 2880000 \, \text{Дж} = 2880 \, \text{kJ} \]

Ответ:

Полезная работа двигателя составляет 2880 кДж.

2. Полная совершенная работа двигателя \( A \):

\[ E = m \cdot q = 0.4 \, \text{кг} \cdot 30 \, \text{МДж/кг} = 12 \, \text{МДж} \]

Ответ:

Полная совершенная работа двигателя составляет 12 МДж.

3. КПД \( \eta \):

\[ \eta = \frac{A}{E} = \frac{2880 \, \text{kJ}}{12000 \, \text{kJ}} = \frac{2880}{12000} \approx 0.24 \]

Переведем в проценты:

\[ \eta \approx 0.24 \times 100\% = 24\% \]

Ответ:

КПД двигателя составляет 24%.