4. В медной кастрюле массой 800 г на керосиновом нагревателе с КПД 40 % необходимо вскипятить 1,5 л воды, начальная температура которой 20 °C. а) Какое количество теплоты необходимо сообщить кастрюле? б) Какое количество теплоты необходимо сообщить воде? в) Определите расход керосина.

Считаем, что кастрюля изначально имеет ту же температуру, что и вода, и теплопотерями, кроме учтённых через КПД нагревателя, можно пренебречь. Используем удельную теплоёмкость меди 400 Дж/(кг·°C), воды 4200 Дж/(кг·°C) и удельную теплоту сгорания керосина 4,6 · 10⁷ Дж/кг. Нагрев — от 20 °C до 100 °C, то есть на 80 °C.

1. Масса кастрюли: 800 г = 0,8 кг. Количество теплоты для её нагрева:
   Q_к = 0,8 · 400 · 80 = 25 600 Дж.
2. Плотность воды принимаем равной 1 кг/л, поэтому масса 1,5 л воды — 1,5 кг. Количество теплоты для нагрева воды:
   Q_в = 1,5 · 4200 · 80 = 504 000 Дж.
3. Полезное количество теплоты: Q = 25 600 + 504 000 = 529 600 Дж. С учётом КПД η = 0,40 масса сгоревшего керосина равна:
   m = Q / (η · q) = 529 600 / (0,40 · 4,6 · 10⁷) ≈ 0,0288 кг.

Ответ: а) 25 600 Дж; б) 504 000 Дж; в) примерно 0,029 кг (29 г) керосина.