21. Площадь поршня паровой машины 500 см², ход поршня 0,8 м, число ходов поршня за секунду 2, среднее давление пара 6 кг/см². Определить, какое количество каменного угля расходуется в топке машины за час её работы, если к. п. д. топки 20 %.

Переведём величины в СИ: \(S=500\) см² = 0,05 м²; \(l=0.8\) м; число ходов — 2 с⁻¹. Давление \(6\) кгс/см² \(\approx5.884\cdot10^5\) Па. Считаем каждый указанный ход рабочим.

Работа за один ход: \(A_1=pSl=5.884\cdot10^5\cdot0.05\cdot0.8\approx2.354\cdot10^4\) Дж.

Мощность: \(P=A_1\cdot2\approx4.707\cdot10^4\) Вт. За час машина совершает работу \(A=Pt\approx4.707\cdot10^4\cdot3600\approx1.695\cdot10^8\) Дж.

При КПД топки 20 % топливо должно выделить \(Q=A/0.20\approx8.47\cdot10^8\) Дж. Используя удельную теплоту сгорания каменного угля \(q\approx2.9\cdot10^7\) Дж/кг, получаем \(m=Q/q\approx29.2\) кг.

Ответ: за час расходуется приблизительно 29 кг каменного угля.