§ 8. Придумайте несколько задач, используя данные таблицы 2. Обменивайтесь с товарищем условиями задач и решите их. Определите минимальное количество природного газа, необходимое для того, чтобы довести до кипения воду в чайнике, которым вы пользуетесь. Почему на практике требуется большее количество газа? Как уменьшить расход газа?

Поскольку объём личного чайника и начальная температура воды не указаны, ниже приведены условные примеры. Для расчётов используем табличное значение для природного газа \(q=4.4\cdot10^7\) Дж/кг.

Задача 1. Сколько теплоты выделится при сгорании 0.2 кг природного газа?

\(Q=qm=4.4\cdot10^7\cdot0.2=8.8\cdot10^6\) Дж.

Ответ: \(8.8\cdot10^6\) Дж.

Задача 2. Какую массу природного газа нужно сжечь, чтобы нагреть 1 кг воды от 20 °C до 100 °C, если потерями тепла пренебречь?

Вода должна получить \(Q=cm\Delta t=4200\cdot1\cdot80=336\,000\) Дж.

\(m_{\text{газа}}=\frac{Q}{q}=\frac{336\,000}{4.4\cdot10^7}\approx0.00764\) кг.

Ответ: примерно 7.6 г природного газа.

Задача 3 — условный пример для чайника. Пусть в чайнике 1.5 л воды температурой 20 °C, а масса пустого чайника и теплопотери не учитываются. Масса воды равна 1.5 кг.

Количество теплоты для нагревания воды: \(Q=4200\cdot1.5\cdot(100-20)=504\,000\) Дж.

Минимальная масса природного газа: \(m_{\text{газа}}=\frac{504\,000}{4.4\cdot10^7}\approx0.0115\) кг, то есть около 11.5 г.

В действительности газа требуется больше, потому что часть теплоты нагревает чайник и уходит в окружающую среду; кроме того, реальная передача теплоты от пламени к воде неидеальна. Чтобы уменьшить расход, следует кипятить только необходимое количество воды, закрывать чайник крышкой и подбирать пламя так, чтобы оно не нагревало стенки выше дна. Условные данные примера нужно заменить объёмом чайника и температурой воды в вашем случае.