Сколько испарилось воды, если её взяли при температуре 80 градусов и сообщили 3 МДж энергии?

Дано:

T=27°С=300°К

V=30л=30*10⁻³ м³

t=10 час

расход 10 г/час

Ратм=100кПа

Рассуждаем так:

Сколько понадобиться водорода для работы горелки

m=10 г/час * 10час= 100 гр=0,1 кг

А далее самое интересное:

Чтобы газ выходил из горелки на него действует атмосферное давление. Когда давление внутри выравняется с атмосферным- газ перестанет выходить.

Найдем ИЗбыточное давление газа

для этого воспользуемся формулой Клайперона-Менделеева

pV=mRT/μ

где m=0.1 кг, R(универсальная газовая постоянная)=8,31 Дж/моль*К

T=300К; μ=1 ; V=30*10⁻³ м³

Δp=mRT/Vμ=(0.1(кг)*8.31 (Дж/моль*К)*300(К))/(30*10⁻³(м³)*1)=

=8,31*10³ Па= 8,31 кПа

Тогда необходимое давление p=Pатм+Δр=100+8,31=108,31 кПа

Высота, на которую поднимется камень с высоты 8,75 метров равняется
h₁=U₀t₁-gt₁²/2
скорость будет изменяться по закону
U=U₀-gt₁. На максимальной высоте скорость будет равняться нулю
U₀=gt₁
Максимальная высота будет
h₁=gt₁²-gt₁²/2=gt₁²/2
С высоты h₁ до высоты 8,75 камень будет падать по закону
h₂=gt₂²/2
Причём h₁ равняется h₂. Получим тождество
gt₁²=gt₂² из которого делаем вывод что время подъёма на максимальную высоту от отметки 8,75 м равняется времени падения с максимальной высоты до 8,75 м
Причём t₁+t₂=3 с или 2t₂=3c
t₂=1,5 с
найдем максимальную высоту
h₂=gt₂²/2
h₂=9,8*(1,5)²/2=11,025 м
Hmax=h₂+8,75
Hmax=11,025+8,75=19,775 метров
Найдём время падения камня с высоты
t=√(2H/g)
t=√(2*19,775/9,8)
t=2 секунды
Т.е. за 2 секунды камень поднимется н максимальную высоту и за две секунды упадёт с неё. Определим скорость
U=U₀-gt
U₀=gt
U₀=9,8*2=19,687 м/c
ответ начальная скорость камня 19,687 м/с