Какой объем воды можно нагреть от 14 до 50ºC, если сжечь 10 г спирта? Примите, что потерями тепла можно...

Тематика Физика
Уровень 5 - 9 классы
нагрев воды спирт теплопередача термодинамика расчет объема воды температура сгорание спирта физика
0

Какой объем воды можно нагреть от 14 до 50ºC, если сжечь 10 г спирта? Примите, что потерями тепла можно пренебречь.

avatar
задан 25 дней назад

3 Ответа

0

Чтобы решить эту задачу, нам сначала нужно определить количество тепла, которое выделяется при сжигании 10 граммов спирта, а затем рассчитать объем воды, который можно нагреть, используя это количество тепла.

Шаг 1: Определение теплотворной способности спирта

Спирт, обычно рассматриваемый в таких задачах, — это этанол (C₂H₅OH). Теплотворная способность этанола составляет примерно 29.7 кДж/г. Это означает, что при сжигании 1 грамма этанола выделяется 29.7 кДж тепла.

Для 10 граммов этанола выделяемое тепло будет:

[ Q_{\text{этанол}} = 10 \, \text{г} \times 29.7 \, \text{кДж/г} = 297 \, \text{кДж} ]

Шаг 2: Вычисление необходимого количества тепла для нагрева воды

Количество тепла, необходимое для нагрева воды, можно рассчитать по формуле:

[ Q_{\text{вода}} = m \cdot c \cdot \Delta T ]

где:

  • ( Q_{\text{вода}} ) — количество тепла, необходимое для нагрева воды,
  • ( m ) — масса воды в килограммах,
  • ( c ) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4.18 кДж/(кг·ºC)),
  • ( \Delta T ) — изменение температуры (в нашем случае ( 50ºC - 14ºC = 36ºC )).

Подставим известные значения:

[ Q_{\text{вода}} = m \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·ºC)} \cdot 36 \, \text{ºC} ]

Шаг 3: Равенство тепла

Поскольку все выделенное тепло от сжигания спирта идет на нагревание воды, можно составить уравнение:

[ 297 \, \text{кДж} = m \cdot 4.18 \, \text{кДж/(кг·ºC)} \cdot 36 \, \text{ºC} ]

Из этого уравнения можно найти массу воды ( m ):

[ m = \frac{297 \, \text{кДж}}{4.18 \, \text{кДж/(кг·ºC)} \cdot 36 \, \text{ºC}} ]

[ m \approx \frac{297}{150.48} ]

[ m \approx 1.974 \, \text{кг} ]

Шаг 4: Определение объема воды

Поскольку плотность воды составляет примерно 1 кг/л, объем воды ( V ) в литрах будет приблизительно равен массе воды в килограммах:

[ V \approx 1.974 \, \text{л} ]

Таким образом, можно нагреть приблизительно 1.974 литра воды от 14 до 50ºC, если сжечь 10 граммов спирта, пренебрегая потерями тепла.

avatar
ответил 25 дней назад
0

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение теплового баланса:

Qспирт = Qвода

Qспирт = mcΔT

Qвода = mcΔT

где m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Из условия задачи известно, что ΔTспирт = 50ºC - 14ºC = 36ºC, mспирт = 10 г, cспирт = 2,44 Дж/(гºC), cвода = 4,18 Дж/(гºC).

Подставляем данные:

10 г 2,44 Дж/(гºC) 36ºC = mвода 4,18 Дж/(гºC) 36ºC

87,84 Дж = 150,48 * mвода

mвода = 87,84 Дж / 150,48 Дж = 0,58 г

Таким образом, объем воды, который можно нагреть от 14 до 50ºC при сжигании 10 г спирта, составляет примерно 0,58 г.

avatar
ответил 25 дней назад
0

Для решения этой задачи нам необходимо использовать понятие теплоты сгорания спирта, которая равна 30 кДж/г. Теплота сгорания определяет количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 г вещества.

Сначала найдем количество тепла, выделяющееся при сжигании 10 г спирта: Q = масса теплота сгорания Q = 10 г 30 кДж/г = 300 кДж

Теперь найдем количество тепла, которое необходимо передать воде для нагрева ее от 14 до 50ºC: Q = mcΔT где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (4.186 кДж/(кг*ºC)), ΔT - изменение температуры

Подставим известные значения и найдем массу воды: 300 кДж = m 4.186 кДж/(кгºC) (50ºC - 14ºC) 300 кДж = m 4.186 кДж/(кгºC) 36ºC m = 300 кДж / (4.186 кДж/(кгºC) 36ºC) m ≈ 1.78 кг

Таким образом, чтобы нагреть от 14 до 50ºC примерно 1.78 кг воды, необходимо сжечь 10 г спирта.

avatar
ответил 25 дней назад

Ваш ответ

Вопросы по теме