На нагрівач поставили відкриту каструлю з водою при температурі t = 20 °С і зняли її через τ = 40 хв. Знайти обʼєм V 1 води, що залишилася у каструлі, якщо початковий її обʼєм дорівнював V = 3 л. У нагрівачу кожну хвилину згоряє т = 3 г гасу, питома теплота згоряння якого q = 40 кДж/г. ККД нагрівача η = 42%, питома теплоємність та питома теплота пароутворення води відповідно с = 4,2 кДж/(кг∙К), r= 2,1 МДж/кг, густина води ρ в = 1·10 3 кг/м 3 , температура кипіння води t к = 100°С. Теплоємністю каструлі знехтувати.
Дано:
$t_1=20°С$
$t_2=100°С$
$\tau=40$ хв
$V=3*10^{-3}$ $м^3$
$q=40000$ Дж/кг
$т=0,003$ кг/хв
$\eta=0,42$
$C=4200$ Дж/(кг∙К)
$r=2,1*10^6$ Дж/кг
$\rho=1*10^3$ $кг/м^3$
Знайти: $V_1$
$V_1=V-V_2$ (1)
де $V_2$ - об'єм води, що випарувалась.
$V_2=\frac{m_2}{\rho}$ (2)
$Q=\eta m_3q=\eta\tau тq$ (3)
Для нагрівання до кипіння кількість теплоти:
$Q_1=CV\rho(t_2-t_1)$ (4)
Час до закипання:
$\tau_1=\frac{CV\rho(t_2-t_1)}{\eta тq}$ (5)
Час випаровування:
$\tau_2=\tau-\tau_1$ (6)
Кількість теплоти, яка витратиться на випаровування:
$Q_2=\tau_2 тq=(\tau-\tau_1)тq=(\tau-\frac{CV\rho(t_2-t_1)}{\eta тq})тq$ (7)
Маса води, яка випарується виводиться з формули:
$Q_2=m_2r$ (8)
$m_2=\frac{Q_2}{r}=\frac{(\tau-\frac{CV\rho(t_2-t_1)}{\eta тq})тq}{r}$ (9)
$V_2=\frac{m_2}{\rho}=\frac{(\tau-\frac{CV\rho(t_2-t_1)}{\eta тq})тq}{\rho r}$ (10)
$V_1=V-\frac{(\tau-\frac{CV\rho(t_2-t_1)}{\eta тq})тq}{\rho r}$ (11)
Підставте вихідні дані у формулу 11 та виконайте обчислення.
Коментарі
Дописати коментар
Тут можна залишити коментар або звернення