Сколько каменного угля необходимо сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты, как и при сжигании нефти объёмом 3 л?

Для решения данной задачи необходимо опираться на концепции теплоты сгорания веществ и теплового баланса. Воспользуемся следующими теоретическими принципами:

1. Теплота сгорания вещества Теплота сгорания — это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы вещества (обычно измеряется в джоулях на килограмм, Дж/кг). Для жидких веществ, таких как нефть, её теплоту сгорания можно также выразить в джоулях на литр, если известна плотность вещества.

Каждое топливо, например каменный уголь или нефть, обладает определённым значением теплоты сгорания, которое является его характеристикой.

1. Рассмотрение объёма и массы вещества В задаче нефть дана в объёмной единице — 3 литра. Чтобы найти массу нефти, нужно знать её плотность. Плотность (ρ) нефти определяется как масса вещества в единице объёма и обычно измеряется в кг/л (килограммы на литр). Масса нефти рассчитывается по формуле: $$ m_{\text{нефти}} = \rho_{\text{нефти}} \cdot V_{\text{нефти}} $$ где $ V_{\text{нефти}} $ — объём нефти, а $ \rho_{\text{нефти}} $ — плотность нефти.

Таким образом, можно рассчитать массу нефти в килограммах, если известна её плотность.

1. Энергия, выделяемая при сгорании нефти Количество теплоты, выделяющееся при сгорании определённого количества нефти, рассчитывается по формуле: $$ Q_{\text{нефти}} = q_{\text{нефти}} \cdot m_{\text{нефти}} $$ где $ q_{\text{нефти}} $ — удельная теплота сгорания нефти (Дж/кг), а $ m_{\text{нефти}} $ — масса нефти (кг).

Таким образом, мы можем найти общий объём энергии, выделяющийся при сгорании 3 литров нефти.

1. Энергия, выделяемая при сгорании каменного угля
   Аналогично, количество теплоты, выделяемое при сгорании каменного угля, рассчитывается по формуле:
   $$ Q_{\text{уголь}} = q_{\text{уголь}} \cdot m_{\text{уголь}} $$
   где $ q_{\text{уголь}} $ — удельная теплота сгорания каменного угля (Дж/кг), а $ m_{\text{уголь}} $ — масса каменного угля (кг).

2. Равенство выделяемой энергии
   Для решения задачи нужно найти массу каменного угля, чтобы выделяемая энергия при его сгорании была такая же, как при сгорании 3 литров нефти. Для этого приравниваем значения теплоты:
   $$ Q_{\text{нефти}} = Q_{\text{уголь}} $$
   Подставим выражения для $ Q_{\text{нефти}} $ и $ Q_{\text{уголь}} $:
   $$ q_{\text{нефти}} \cdot m_{\text{нефти}} = q_{\text{уголь}} \cdot m_{\text{уголь}} $$
   Или:
   $$ q_{\text{нефти}} \cdot (\rho_{\text{нефти}} \cdot V_{\text{нефти}}) = q_{\text{уголь}} \cdot m_{\text{уголь}} $$

3. Расчёт массы каменного угля
   Из последнего уравнения можно выразить $ m_{\text{уголь}} $:
   $$ m_{\text{уголь}} = \frac{q_{\text{нефти}} \cdot \rho_{\text{нефти}} \cdot V_{\text{нефти}}}{q_{\text{уголь}}} $$

Для выполнения окончательного расчёта потребуется знать значения:
− Удельной теплоты сгорания нефти ($ q_{\text{нефти}} $),
− Удельной теплоты сгорания каменного угля ($ q_{\text{уголь}} $),
− Плотности нефти ($ \rho_{\text{нефти}} $),
− Объём нефти ($ V_{\text{нефти}} $).

Таким образом, задача сводится к подстановке известных значений в формулу и вычислению массы каменного угля.