Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Энергонезависимое отопление коттеджа

  1. Энергонезависимое отопление коттеджа

    «Шаг в будущее» 2021/22, 8 кл.
    4/10

    Энергонезависимая система отопления коттеджа состоит из домика с батареями отопления, подъёмного аккумулятора тепловой энергии в виде бочки с водой и солнечного коллектора для подогрева воды в тёплое время года. Площадь поверхности дома \(100\,\text{м}^2\). Тепловые потери через поверхности домика составляют \(0{,}015\,\text{кВт/м}^2\) (в среднем за отопительный сезон). Длительность отопительного сезона \(6\) месяцев (октябрь–март включительно). Длительность сезона накопления тепловой энергии \(6\) месяцев. Температура воды в конце отопительного сезона составляет \(40\,^{\circ}\text{С}\). Максимальная температура воды в начале отопительного сезона \(100\,^{\circ}\text{С}\). Удельная теплоёмкость воды \(4200\,\text{Дж/(кг}\cdot{}^{\circ}\text{С)}\). Определить объём накопителя тепловой энергии (воды).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Всё тепло, которое дом теряет за сезон, должно быть отдано водой при её остывании от начальной температуры до конечной. Сколько тепла отдаёт 1 кг воды при таком остывании?

    Ответ

    \(V \approx 93{,}6\,\text{м}^3\).

    Решение

    Мощность потерь дома \(N_{\text{пот}} = q\,S = 0{,}015\cdot 100 = 1{,}5\ \text{кВт}\). Отопительный сезон: \(31 + 30 + 31 + 31 + 28 + 31 = 182\) дня, т.е. \(t = 1{,}572\cdot 10^{7}\ \text{с}\). Потерянная за сезон энергия \[Q_{\text{пот}} = N_{\text{пот}}\,t = 1{,}5\cdot 10^{3}\cdot 1{,}572\cdot 10^{7} = 2{,}359\cdot 10^{10}\ \text{Дж}.\] По закону сохранения энергии вода отдаёт в дом всё потерянное тепло: \(Q_{\text{пот}} = c_{\text{в}}\,M_{\text{в}}\,(t_1 - t_2)\), где \(t_1 = 100\,^{\circ}\text{С}\), \(t_2 = 40\,^{\circ}\text{С}\). Отсюда \[M_{\text{в}} = \frac{Q_{\text{пот}}}{c_{\text{в}}\,(t_1 - t_2)} = \frac{2{,}359\cdot 10^{10}}{4200\cdot 60} = 9{,}36\cdot 10^{4}\ \text{кг}, \qquad V = \frac{M_{\text{в}}}{\rho_{\text{в}}} = \frac{9{,}36\cdot 10^{4}}{10^{3}} = 93{,}6\ \text{м}^3.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи