Задача по Физике. 8 класс

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать энергетический баланс.

1. Сначала найдем количество теплоты, выделяющееся при сжигании 1,5 тонны каменного угля. Для этого воспользуемся формулой:

Э = м * Q,
где Э - количество теплоты, м - масса угля, Q - теплота сгорания угля.

Пусть теплота сгорания угля равна Q = 30 МДж/кг (это значение можно найти в таблицах).

Тогда, подставляя значения в формулу, получим:
Э = 1,5 т * 1000 кг/т * 30 МДж/кг = 45 000 МДж.

2. Далее, найдем количество теплоты, которое будет использовано для расплавления меди. Для этого воспользуемся формулой:

Qполезная = КПД * Э,
где Qполезная - количество полезной работы, КПД - коэффициент полезного действия, Э - количество теплоты.

Пусть КПД = 0,46 (46%).

Тогда, подставляя значения в формулу, получим:
Qполезная = 0,46 * 45 000 МДж = 20 700 МДж.

3. Наконец, найдем массу меди, которую можно расплавить с использованием данного количества теплоты. Для этого воспользуемся формулой:

Qполезная = м * c * ΔT,
где м - масса меди, c - удельная теплоемкость меди, ΔT - изменение температуры.

Пусть удельная теплоемкость меди равна c = 0,39 кДж/(кг * °C) (это значение можно найти в таблицах), а изменение температуры ΔT = 1000 °C (предполагаем, что медь начально находится при комнатной температуре, а затем нагревается до плавления).

Тогда, подставляя значения в формулу, получим:
20 700 МДж = м * 0,39 кДж/(кг * °C) * 1000 °C.

Переведем единицы измерения в одну систему:
20 700 МДж = м * 0,39 * 10^3 кДж/(кг * °C) * 1000 °C.

Упростим выражение:
20 700 МДж = м * 0,39 * 10^6 кДж/(кг * °C).

Теперь найдем массу меди:
м = 20 700 МДж / (0,39 * 10^6 кДж/(кг * °C)).

Выполняя расчеты, получим:
м ≈ 53,08 кг.

Таким образом, для расплавления меди в печи с КПД 46% и сжигании 1,5 тонны каменного угля, необходимо расплавить примерно 53,08 кг меди.