Сколько стали расплавилось при сжигании 20 кг каменного угля, если 50% его теплоты было использовано для плавления исходной стали, имевшей температуру 20 °С?
Подробный ответ:
Инструкция: Для решения этой задачи нужно использовать закон сохранения энергии. Уголь сжигается, его теплота используется для плавления стали. Мы должны вычислить, сколько стали было расплавлено.
Сначала найдем количество теплоты, выделившееся при сжигании 20 кг угля. Предполагая, что все углерод в угле окисляется полностью, теплота сгорания одного килограмма угля составляет около 30 МДж.
Таким образом, общее количество выделенной теплоты будет равно 30 МДж/кг * 20 кг = 600 МДж.
Далее, найдем количество теплоты, необходимое для плавления стали. Для этого учитываем, что 50% теплоты использовано для этой цели.
600 МДж * 0.5 = 300 МДж потрачено на плавление стали.
Теплота, необходимая для плавления стали, может быть вычислена по формуле q = m * c * ΔT, где q — теплота, m — масса, c — удельная теплоемкость, ΔT — изменение температуры.
Заменим известные значения: q = 300 МДж, m = неизвестно, c = 460 Дж/кг*°C (удельная теплоемкость стали), ΔT = 1530 °C (изменение температуры от 20 °C до точки плавления стали — около 1550 °C).
Вычисляем: 300 МДж = m * 460 Дж/кг*°C * 1530 °C
Раскрывая скобки, получаем: 300 МДж = 703800 m
И, наконец, находим m (массу стали): m = 300 МДж / 703800 = 0.43 кг
Таким образом, при сжигании 20 кг угля было расплавлено примерно 0.43 кг стали.
Совет: Чтобы лучше понять этот материал, рекомендуется ознакомиться с терминами, такими как теплота сгорания и удельная теплоемкость. Также полезно знать основные формулы и уметь их применять.
Задание: Какое количество стали было бы расплавлено при сжигании 15 кг угля, если его теплота использовалась на 75% для плавления стали массой 0.6 кг, имевшей температуру 25 °С?