Сколько надо сжечь керосина, что бы лед массой 40 кг при температуре - 20 градусов С превратить в пар, если к. п. д. горелки равен 80%.

mл = 40 кг.

t1 = - 20 °С.

t2 = 0 °С.

t3 = 100 °С.

q = 3,4 * 10^5 Дж/кг.

Cл = 2100 Дж/кг * °С.

Cв = 4200 Дж/кг * °С.

r = 2,3 * 10^6 Дж/кг.

λ = 4,6 * 10^7 Дж/кг.

КПД = 80 %.

mк - ?

Для плавления льда и испарения, получившейся из него воды, необходимое количество теплоты выразим формулой: Qл = Cл * mл * (t2 - t1) + q * mл + Cв * mл * (t3 - t2) + r * mл, где Cл - удельная теплоемкость льда, Cв - удельная теплоемкость воды, mл - масса льда, t1 - начальная температура льда, t2 - начальная температура воды, t3 - температура кипения воды, q - удельная теплота плавления льда, где r - удельная теплота парообразования воды.

При згарании керосина выделяется количество теплоты Qк, которое определяется формулой: Qк = λ * mк, где λ - удельная теплота сгорания керосина, mк - масса керосина.

КПД = Qл * 100 %/Qк.

КПД = mл * (Cл * (t2 - t1) + q + Cв * (t3 - t2) + r) * 100 %/λ * mк.

mк = mл * (Cл * (t2 - t1) + q + Cв * (t3 - t2) + r) * 100 %/λ * КПД.

mк = 40 кг * (2100 Дж/кг * (0 °С - ( - 20 °С) + 3,4 * 10^5 Дж/кг + 4200 Дж/кг * (100 °С - 0 °С) + 2,3 * 10^6 Дж/кг) * 100 %/4,6 * 10^7 Дж/кг * 80 % = 3,4 кг.

Ответ: необходимо сжечь керосина mк = 3,4 кг.