Question

Задача не из учебника. Чему равна масса воды, которую можно нагреть от 20 градусов цельсия до 100 при сжигании природного газа массой 84 г, если считать что вся выделившаяся при сгорании газа количество теплоты пошло на нагревание воды

Answer 1

Ответ:

11кг

Объяснение:

По закону сохранения энергии

Q1=Q2. ( Q1-коичество теплоты, затраченное на нагревание воды, Q2 -количество теплоты, выделившееся при сгорании газа) .

Q1=c*m1*( t2 - t1). ( c -удельная теплоемкость воды=4200Дж/кг*град, m1-масса воды, t1-начальная температура воды=20град, t2-конечная температура воды=100град) .

Q2=q*m2. ( q -удельная теплота сгорание газа=4,4*10^7Дж/кг, m2-масса газа=0,084кг). Подставим

c*m1*( t2 - t1) = q*m2. выразим массу воды

m1=q*m2 / c*( t2 - t1).

m1=4,4*10^7*0,084 / 4200*( 100 - 20)=11кг.

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знание о тепловом эффекте сгорания, который выражает связь между количеством выделившейся теплоты и количеством сгоревшего вещества.

Для природного газа тепловой эффект сгорания равен примерно 50 МДж/моль, то есть при сгорании одной моли природного газа выделяется 50 МДж теплоты. Масса одной моли природного газа равна его молярной массе, которая равна примерно 16 г/моль (это средняя молярная масса для природного газа).

Теперь мы можем определить, сколько молей природного газа сгорело, чтобы выделилось достаточно теплоты для нагревания заданного количества воды. Для этого мы можем использовать формулу:

Q = mcΔT

где Q - количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой m от начальной температуры T1 до конечной температуры T2, c - удельная теплоемкость воды, равная 4.18 Дж/(г·°C) при стандартных условиях, ΔT = T2 - T1 - изменение температуры.

Значение Q мы можем выразить через количество сгоревшего природного газа n и его тепловой эффект:

Q = n × 50 МДж/моль

Теперь мы можем составить уравнение, связывающее массы воды и природного газа:

n × 16 г/моль = (m × c × ΔT) / (50 МДж/моль)

Решив это уравнение относительно m, получим:

m = n × 50 МДж/моль × 1/(c × ΔT) × (1/16) моль/г

Подставляя числовые значения, получим:

m = (50 МДж/моль) × 1/(4.18 Дж/(г·°C) × (100 - 20)°C) × (1/16) моль/г × 1000 г/кг

m ≈ 1.8 кг

Таким образом, чтобы нагреть 1.8 кг воды от 20 до 100 градусов Цельсия, необходимо сжечь примерно 84 г природного газа.