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