8. Сколько граммов древесного угля надо сжечь в самоваре, ёмкость которого 5 л, чтобы нагреть в нём воду от 20 до 100 °C? Учесть, что только 25% выделяемой энергии расходуется на нагревание.

Дано: объём воды — 5 л; начальная температура — 20 °C; конечная температура — 100 °C; КПД нагревания — 25%; удельная теплота сгорания древесного угля — 3,4 · 10⁷ Дж/кг (табличное значение). Принимаем плотность воды равной 1 кг/л.

Масса воды: m = 5 кг. Изменение температуры: Δt = 100 − 20 = 80 °C.

1. Теплота, необходимая для нагревания воды: Q = c_водыmΔt = 4200 · 5 · 80 = 1 680 000 Дж.

2. Из-за КПД 25% при сгорании угля должно выделиться в четыре раза больше энергии: Q_сгор. = Q / 0,25 = 6 720 000 Дж.

3. Масса угля: m_угля = Q_сгор. / q = 6 720 000 / (3,4 · 10⁷) ≈ 0,198 кг ≈ 198 г.

Ответ: примерно 200 г древесного угля.