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Potere calorifico del carbone

Esercizio sul potere calorifico del carbone

Un blocco di ferro di massa 100 kg si trova a temperatura ambiente (T0 = 20°C).

Sapendo che esso viene posto in una fornace in cui si bruciano 766 g di carbone, determinare a quale temperatura finale arriva il pezzo di ferro.

Si ricordi che il calore specifico del ferro vale 481,39 J/(kg∙K) e che il potere calorifico del carbone è pari a 31,4 MJ/kg.

Svolgimento dell'esercizio

L'esercizio propone il caso di una fornace in cui si bruciano 766 g di carbone.

Sapendo che il calore specifico del ferro vale 481,39 J/(kg∙K) e che il potere calorifico del carbone è pari a 31,4 MJ/kg, si vuole determinare a quale temperatura finale arriva un blocco di ferro di massa 100 kg che - introdotto nella fornace in cui viene fatta avvenire la combustione - si trova inizialmente alla temperatura di 20°C.

Nell'ipotesi che tutto il calore emesso dalla combustione del carbone venga assorbito dal blocco di ferro, tale calore vale:

Q = potere calorifero ∙ m = 31,4 ∙106 ∙ 0,766 = 24 ∙106  J

Ricordando la formula che ci consente di calcolare il calore assorbito da una sostanza (legge fondamentale della termologia):

Q = m ∙ cs ∙ ΔT

in cui:

  • Q = quantità di calore scambiata;
  • m = massa del blocco di ferro;
  • Cs = calore specifico del ferro;
  • Δt = variazione di temperatura;

possiamo ricavare la variazione di temperatura come:

ΔT = Q/(m∙c)

Sostituendo i dati in nostro possesso si ha che:

ΔT = 24 ∙ 106  / (100 ∙ 481,39) = 499 °C

Per cui la temperatura finale del blocco di ferro sarà pari a:

T = ΔT + T0 = 499+20= 519°C

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