Широков Филипп Широков Филипп 10.0

Сколько нужно снега и дров, чтобы провести традиционное зимнее чаепитие?

  • Еда и культура
  • 0
  • 476
  • 03 янв 2017

Нижний Новгород

Показать карту

Готовы немного пошевелить мозгами в новогодние праздники? Мы подсчитаем вместе с вами, сколько снега и дров нужно было русским в деревнях, чтобы согреть самовар и насладиться чаепитием.

Традиция зимнего чаепития существует в России с XVIII века. Она появилась при Михаиле Романове, которому монгольский хан привез особый подарок – чай. Спустя некоторое время народ пристрастился к напитку – так появились русские самовары, которые являются визитной карточной нашей страны во всем мире.

Русское чаепитие становится особенно актуальным во время морозов, когда холодно даже в доме и необходим заряд тепла и бодрости.

Сегодня мы вычислим вместе с вами, сколько снега и дров нужно было русским в деревнях, чтобы согреть самовар и насладиться чаепитием. Считать будем по особой науке – физике, поэтому слабонервным предлагаем сразу ознакомиться с результатами расчетов.

Средний объем русского самовара – 3 литра. Рассчитывать массу воды будем из расчета 1л = 1дм3:

m = 3·10-3 м3·1000 кг/м3=3 кг

Плотность свежего и чистого снега составляет 150 кг/м3. Таким образом, чтобы наполнить самовар водой, нам потребуется примерно два десятилитровых ведра рыхлого свежего снега (около 3-х кг).

Чтобы нагреть самовар, снег нужно будет растопить и довести получившуюся воду до кипения (1000 С). Количество теплоты, которое понадобится для того, чтобы превратить снег в воду (00С), будем рассчитывать по формуле:  

Q1 = cсн·m (T2 – T1), где (cсн = 2100 Дж/(кг·0C) – удельная теплоёмкость снега,  m – масса снега, T1 – начальная температура снега, T2 – конечная температура снега.

Получившиеся значения подставим в формулу:

Q1 = 2100Дж / (кг·0C) · 3 кг · 200C)= 126 кДж

Чтобы растопить снег, нужно вычислить количество теплоты:

Q2 = λm, где λ = 334 кДж/кг – удельная теплота плавления снега.

Тогда: Q2=1002 кДж

По аналогии рассчитаем количество теплоты, необходимое для доведения воды до кипения:

Q3=cв · m(T3 – T2), где cв = 4200 Дж/(кг·0С) – удельная теплоёмкость воды, m – масса воды, T2 – начальная температура воды, T3 – конечная температура воды.

Подставляя все значения, находим:

Q3 = 4200 Дж/ (кг·00С) · 3 кг · 1000С = 1260 кДж

Помимо воды, необходимо нагреть и сам самовар, изготовленный из латуни. Самовар имеет комнатную температуру (200С), доведем его до температуры кипения воды:

Q4 = cл· mс (T4 – T3), где cл = 380 Дж / (кг·0С) – удельная теплоёмкость латуни, mс = 4 кг – масса самовара, T3 – начальная температура самовара, T– конечная температура воды.

Подставляя значения, находим:

Q4 = 380 Дж / (кг·0С) · 4кг · 800С =121,6 кДж

Складывая все полученные значения, получаем необходимое количество теплоты:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 2509,6 кДж

КПД русского самовара составляет примерно 15%, соответственно, дрова при сгорании должны выделить большее количество теплоты:

2509,6 кДж/ 0,15=16,7 МДж

Чтобы рассчитать массу необходимого количества дров, разделим полученное значение на удельную теплоту сгорания березовых (сосновых) дров (10,2 МДж/кг):

mдров = 16,7 МДж / 10,2 МДж/кг = 1,637 кг

Итого, чтобы устроить настоящее русское чаепитие, потребуется 3 кг рыхлого снега (два ведра по 10 л) и чуть больше 1,5 кг бревен.

Не забудьте добавить к столу угощения и веселый смех, особую радость которых не рассчитать никакими формулами!

  • Лайфхаки

Комментарии