УПРАЖНЕНИЕ 10. 1. Определите по таблице 2, чему равна удельная теплота сгорания природного газа.

Краткий ответ

Вопросы перед упражнением

1. Удельная теплота сгорания топлива \(q\) — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании \(1\ \text{кг}\) топлива.
2. Единица: \(\text{Дж/кг}\) (на практике \(\text{МДж/кг}\)).
3. Формула: \(Q = qm\).

Упражнение 10

1. По таблице 2 для природного газа \(q = 44\ \text{МДж/кг} = 4{,}4\cdot 10^{7}\ \text{Дж/кг}\). Физический смысл: при полном сгорании \(1\ \text{кг}\) природного газа выделяется \(44\ \text{МДж}\) теплоты.
2. Больше теплоты выделится при сгорании нефти: \(q_{\text{нефти}} = 44\ \text{МДж/кг}\), а \(q_{\text{каменного угля}} = 27\ \text{МДж/кг}\); при равных массах \(Q = qm\), поэтому выигрывает топливо с большей \(q\).
3. Для торфа \(q = 14\ \text{МДж/кг}\): \[Q = qm = 14\cdot 10^{6}\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 5\ \text{кг} = 7\cdot 10^{7}\ \text{Дж} = 70\ \text{МДж}. \]

Значения \(q\) взял из таблицы 2 учебника (на фото её нет, видно только ссылку на неё).

Почему так — ключевые шаги

1. Смысл \(q\). Это «энергия на килограмм». Удобно думать так: \(q\) показывает, сколько джоулей даёт каждый килограмм топлива. Тогда всё сгоревшее топливо даёт в \(m\) раз больше: \[Q = qm.\]

2. Сравнение топлив. Массы одинаковы, значит \(Q\) отличается только из-за \(q\): во сколько раз больше \(q\), во столько раз больше \(Q\). Сравниваем \(44\) и \(27\) → нефть даёт в \(\frac{44}{27} \approx 1{,}6\) раза больше теплоты.

3. Расчёт для торфа. Подставляем в \(Q = qm\), следя за единицами: \(\frac{\text{Дж}}{\text{кг}}\cdot\text{кг} = \text{Дж}\). \[Q = 14\cdot 10^{6} \cdot 5 = 70\cdot 10^{6}\ \text{Дж} = 7\cdot 10^{7}\ \text{Дж}.\]

Проверка

• Размерность сошлась: килограммы сократились, остались джоули.
• Порядок величины разумный: \(5\ \text{кг}\) торфа — это \(70\ \text{МДж}\), столько же, сколько даёт примерно \(1{,}6\ \text{кг}\) нефти.
• Если в ответе нужны мегаджоули, ответ: \(70\ \text{МДж}\); если джоули — \(7\cdot 10^{7}\ \text{Дж}\).