Дано: m = 0,125кг, t = 20 °С
Найти: mдр
Общее количество теплоты, которое нужно передать воде, чтобы нагреть ее до кипения и испарить определяется по формуле:
Q = m*(c*(tк-t)+r),
где с = 4,2 кДж/кг - удельная теплоемкость воды;
r = 2260 кДж/кг;
tк = 100°С - температура кипения воды при атмосферном давлении.
Q = 0,125*(4,2*(100-20)+2260) = 324.5кДж.
Такое же количество теплоты нужно получить при сгорании дров. Считаем, что вся теплота при сгорании передается воде:
Q = mдр*q,
где q = 10000кДж/кг - удельная теплота сгорания дров.
Отсюда необходимая масса дров:
mдр = Q/q = 324.5/10000 = 0.032кг = 32г
Большая часть двигателей, используемых людьми, — это тепловые двигатели. Устройства, превращающие энергию топлива в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. Любой тепловой двигатель (паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания) состоит из трех основных элементов: рабочего тела (это газ), которое совершает работу в двигателе; нагревателя, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой затем идет на совершение работы; холодильника, которым является атмосфера или специальные устройства (рис. 28). (смотреть во вложениях).
Ни один тепловой двигатель не может работать при одинаковой температуре его рабочего тела и окружающей среды. Обязательно температура нагревателя больше температуры холодильника. При совершении работы тепловыми двигателями происходит передача теплоты от более горячих тел к более холодным. Рабочее тело двигателя получает количество теплоты Qн от нагревателя, совершает работу А и передает холодильнику количество теплоты Qx. В соответствии с законом сохранения энергии (смотреть во вложениях) . В случае равенства речь идет об идеальном двигателе, в котором нет потерь энергии.
Отношение работы к энергии, которое получило рабочее тело от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия (КПД): (смотреть во вложениях).
Паровая или газовая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель работают на базе ископаемого топлива. В процессе работы многочисленных тепловых машин возникают тепловые потери, которые в конечном счете приводят к повышению внутренней энергии атмосферы, т. е. к повышению ее температуры. Это может привести к таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, а вместе с тем к глобальному изменению природных условий. При работе тепловых установок и двигателей в атмосферу выбрасываются вредные для человека, животных и растений оксиды азота, углерода и серы. С вредными последствиями работы тепловых машин можно бороться путем повышения КПД, их регулировки и создания новых двигателей, не выбрасывающих вредные вещества с отработанными газами.
