Сосуд объемом 100 л нужно наполнить теплой водой с температурой 40 °С. Для этого холодную воду с температурой 16 °С пропускают через проточного водонагревателя мощностью Р = 20 кВт, что работает на биотопливе (топливо изготовляют из соломы). КПД нагревателя 80 %. Сколько времен нужно для наполнения сосуда и сколько биотоплив (в килограммах) понадобится? Удельная теплота сгорания этого топлива q = 18 МДж/кг.
Пусть m1 - искомая масса биотоплива
тогда при сгорании биотоплива выделится количество теплоты Q1:
Q1=m1∗q -(1)
Из определения КПД имеем: η=Q2Q1-(2)
где Q2 - количество теплоты, идущее на нагрев 100 литров воды с температуры t1=16C до t2=40C
При этом Q2=m2∗c∗(t2−t1) -(3)
где m2=p∗V=1000∗0,1=100 кг - масса воды обьема
Подставим в (2) вместо Q1 и Q2 соответственно выражения (1) и (3), получим:
η=m2∗c∗(t2−t1)m1∗q, отсюда выразим m1
m1=m2∗c∗(t2−t1)η∗q=100∗4,19∗103∗(40−16)0,8∗18∗106≈0,698kg
По определению мощности имеем:
P=Q2t-(4)
где t есть время, за которое вода получит количество теплоты Q2
Подставим в (4) вместо Q2 выражение (3), получим:
P=m2∗c∗(t2−t1)t, отсюда выразим t
t=m2∗c∗(t2−t1)P=100∗4,19∗103∗2420∗103≈503c
ПОХОЖИЕ ЗАДАНИЯ: