Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №2764798
А
Аноним
11 февраля 2025 11:02 · публичный вопрос
А
Аноним

Среди источников энергии, добываемых в российской Арктике, особое место занимает природный газ. Его основным компонентом является метан - бинарное соединение, содержащее 75%…

Запрос пользователя

Среди источников энергии, добываемых в российской Арктике, особое место занимает природный газ. Его основным компонентом является метан - бинарное соединение, содержащее 75% углерода по массе, удельная теплота сгорания которого равна 50,2 МДж/кг. Рассчитайте массу воды, которую можно нагреть от 25°С до кипения и испарить с помощью 48.8 метана (при н.у.). Ответ выразите в кг с точностью до десятых. В качестве десятичного разделителя используйте точку, единицу измерения указывать не нужно. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 кДж/кг °C, а её теплота испарения - 2,26 МДж/кг.

Ответ нейросети
11 февраля 2025 11:02

Для решения задачи нужно рассчитать, сколько воды можно нагреть до кипения и затем испарить с помощью 48,8 кг метана.

  1. Сначала найдем общее количество энергии, которое можно получить из 48,8 кг метана, используя его удельную теплоту сгорания:

    \[ Q_{\text{метан}} = m_{\text{метан}} \cdot q_{\text{метан}} = 48.8 \, \text{кг} \cdot 50.2 \, \text{МДж/кг} \]

    \[ Q_{\text{метан}} = 48.8 \cdot 50.2 = 2446.76 \, \text{МДж} \]

  2. Теперь найдем, сколько энергии понадобится для нагрева воды от 25°C до 100°C.

    Температура кипения воды — 100°C, начальная температура — 25°C, значит, разница температур:

    \[ \Delta T = 100 - 25 = 75 \, °C \]

    Энергия, необходимая для нагрева \(m\) кг воды:

    \[ Q_{\text{нагрев}} = m \cdot c \cdot \Delta T \]

    где \(c\) — удельная теплоёмкость воды, \(c = 4200 \, \text{кДж/кг °C} = 4.2 \, \text{МДж/кг °C}\).

    Подставляем значения:

    \[ Q_{\text{нагрев}} = m \cdot 4.2 \cdot 75 \]

    \[ Q_{\text{нагрев}} = m \cdot 315 \, \text{МДж} \]

  3. После нагрева, вода должна испариться. Для этого нам потребуется следующая энергия:

    \[ Q_{\text{испарение}} = m \cdot L \]

    где \(L\) — теплота испарения воды, \(L = 2.26 \, \text{МДж/кг}\).

    \[ Q_{\text{испарение}} = m \cdot 2.26 \]

  4. Сложим оба уравнения для энергии:

    \[ Q_{\text{метан}} = Q_{\text{нагрев}} + Q_{\text{испарение}} \]

    Подставим значения:

    \[ 2446.76 = m \cdot 315 + m \cdot 2.26 \]

    \[ 2446.76 = m \cdot (315 + 2.26) \]

    \[ 2446.76 = m \cdot 317.26 \]

    Теперь решим уравнение для \(m\):

    \[ m = \frac{2446.76}{317.26} \approx 7.71 \, \text{кг} \]

Следовательно, масса воды, которую можно нагреть от 25°C до кипения и испарить с помощью 48.8 кг метана, составляет:

\[ \boxed{7.7} \]