Сколько надо сжечь бензина, чтобы воду массой 2 кг с начальной температурой 20 полностью превратить...

Для того чтобы превратить 2 кг воды в пар, нужно затратить определенное количество теплоты на испарение. Для испарения 1 кг воды необходимо 2257 кДж теплоты. Следовательно, для 2 кг воды это будет 4514 кДж.

При сгорании бензина выделяется определенное количество теплоты. Пусть дано, что 50% этой теплоты передается воде. Если обозначить количество сжигаемого бензина как Q, то можно составить уравнение:

0.5 * Q = 4514

Отсюда Q = 9028 кДж.

Теперь остается найти массу бензина, которую нужно сжечь. Теплота сгорания бензина составляет около 44 МДж/кг. Таким образом, масса бензина будет:

9028 кДж / 44 МДж/кг = 0.205 кг

Итак, чтобы превратить 2 кг воды в пар, необходимо сжечь примерно 0.205 кг бензина.

Для решения этой задачи нужно учесть несколько этапов нагревания воды и ее превращения в пар. Давайте разберемся, какие тепловые процессы необходимы:

1. Нагрев воды от 20°C до 100°C:

   • Удельная теплоемкость воды ( c = 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} ).
   • Масса воды ( m = 2 \, \text{кг} ).
   • Изменение температуры ( \Delta T = 100°C - 20°C = 80°C ).

   Количество теплоты, необходимое для нагрева воды: [ Q_1 = mc\Delta T = 2 \times 4.18 \times 80 = 668.8 \, \text{кДж} ]

2. Преобразование воды в пар при 100°C:

   • Удельная теплота парообразования воды ( L = 2260 \, \text{кДж/кг} ).

   Количество теплоты, необходимое для парообразования: [ Q_2 = mL = 2 \times 2260 = 4520 \, \text{кДж} ]

3. Общая потребная теплота: [ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = 668.8 + 4520 = 5188.8 \, \text{кДж} ]

Теперь учтем, что воде передается только 50% теплоты от сгорания бензина. Это значит, что полное количество теплоты, выделяемое при сгорании бензина, должно быть в два раза больше: [ Q{\text{burn}} = \frac{Q{\text{total}}}{0.5} = 2 \times 5188.8 = 10377.6 \, \text{кДж} ]

1. Рассчитаем, сколько бензина нужно сжечь:

   • Теплота сгорания бензина составляет примерно ( q = 44 \, \text{МДж/кг} = 44000 \, \text{кДж/кг} ).

   Масса бензина ( m{\text{gasoline}} ): [ m{\text{gasoline}} = \frac{Q_{\text{burn}}}{q} = \frac{10377.6}{44000} \approx 0.236 \, \text{кг} ]

Таким образом, для превращения 2 кг воды с начальной температурой 20°C в пар необходимо сжечь примерно 0.236 кг бензина.