3. На примусе с КПД 40% необходимо вскипятить 4 л воды, начальная температура которой 20°C, в алюминиевой кастрюле массой 2 кг. Определите расход керосина на нагревание воды и кастрюли.

Дано: объём воды — 4 л, поэтому масса воды m₁ = 4 кг; масса алюминиевой кастрюли m₂ = 2 кг; начальная температура t₁ = 20°C; конечная температура t₂ = 100°C; КПД η = 0,40. Примем удельную теплоёмкость воды c₁ = 4200 Дж/(кг·°C), алюминия c₂ = 920 Дж/(кг·°C), удельную теплоту сгорания керосина q = 46 000 000 Дж/кг.

1. Изменение температуры: Δt = 100 − 20 = 80°C.
2. Теплота для нагревания воды и кастрюли: Q = (m₁c₁ + m₂c₂)Δt = (4 · 4200 + 2 · 920) · 80 = 1 491 200 Дж.
3. Из-за КПД примус должен получить от топлива Qтопл = Q/η = 1 491 200/0,40 = 3 728 000 Дж.
4. Масса керосина: m = Qтопл/q = 3 728 000/46 000 000 ≈ 0,081 кг.

Ответ: примерно 0,081 кг, или 81 г керосина.