tryck, värme och temperatur och hållbar energiförsörjning

Hur många liter vatten med temperaturen 10 oC kan man maximalt få att koka genom att sänka ned en 1,0 kg järnbit med temperaturen 1200 oC i vattnet?   

För att räkna ut hur många liter vatten som kan koka genom att sänka ned en 1,0 kg järnbit med temperaturen 1200 °C i vattnet, kan vi använda principen om värmeöverföring och termodynamik. Vi kommer att använda följande formel:

Q = m * c * ΔT

där:

Q är den totala överförda värmen (i joule, J).
m är massan av ämnet (i kg).
c är ämnets specifika värmekapacitet (i J/(kg·°C)).
ΔT är förändringen i temperatur (i °C).
Först måste vi räkna ut hur mycket värme som kommer att överföras från den heta järnbiten till det kalla vattnet för att järnet når kokpunkten (100 °C).

Beräkna värmen som behövs för att värma järnbiten från 1200 °C till 100 °C: Q_järn = m_järn * c_järn * (T_max - T_järn) där m_järn = 1,0 kg c_järn = specifik värmekapacitet för järn ≈ 450 J/(kg·°C) T_max = den högsta temperaturen järnbiten kan nå utan att koka = 100 °C T_järn = 1200 °C

Q_järn = 1,0 kg * 450 J/(kg·°C) * (100 °C - 1200 °C) Q_järn = 1,0 kg * 450 J/(kg·°C) * (-1100 °C) = -495000 J
Där har vi räknat ut att 495000 J av värmen överförs från järnbiten till vattnet.

Nu kan vi använda den här värmen för att räkna ut hur mycket vatten som kommer att värmas upp till kokpunkten. För att göra detta måste vi veta vattnets specifika värmekapacitet, som är c_vatten = 4186 J/(kg·°C).

Q_vatten = m_vatten * c_vatten * ΔT där ΔT är förändringen i temperaturen för vattnet, som är från 10 °C till 100 °C.

Q_vatten = m_vatten * 4186 J/(kg·°C) * (100 °C - 10 °C)
Nu kan vi lösa för m_vatten (massan av vattnet):

495000 J = m_vatten * 4186 J/(kg·°C) * 90 °C

m_vatten = 495000 J / (4186 J/(kg·°C) * 90 °C)

m_vatten ≈ 13,01 kg

Nu kan vi räkna om massan till liter, eftersom 1 liter vatten har en massa på 1 kg:

m_vatten ≈ 13,01 liter

Så, vi kan maximalt få 13,01 liter vatten med temperaturen 10 °C att koka genom att sänka ned en 1,0 kg järnbit med temperaturen 1200 °C i vattnet.
 
 
 
 Är det rätt?