Question

Яка кількість теплоти виділилася при охолодженні бутану, що займає об’єм 10 л, якщо температура змінилася від 100 °С до 20 °С?

Answer 1

Для розв'язання цієї задачі потрібно знати теплоємність бутану та масу бутану, що знаходиться у цьому об'ємі. Припустимо, що бутан поводиться як ідеальний газ.

Маса бутану може бути визначена з використанням його густина, яка зазвичай наводиться в таблицях. Якщо припустити, що при температурі 100 °C тиск був нормальним, то об'єм 10 л містить 3,7 кг бутану.

Для розрахунку кількості теплоти, виділеної при охолодженні, можна використати формулу

Q = mcΔT,

де Q - кількість теплоти, виділена під час охолодження, m - маса бутану, c - його теплоємність, ΔT - зміна температури.

Теплоємність бутану на одиницю маси зазвичай наводиться в джоулях на грам на градус Цельсія, тому треба перетворити масу бутану на грами:

3,7 кг = 3700 г.

Теплоємність бутану близько 50,4 Дж/(г°C), а зміна температури становить 80 °C (100 °C - 20 °C).

Отже, підставляючи ці значення в формулу, отримуємо:

Q = (3700 г) x (50,4 Дж/(г°C)) x (80 °C) ≈ 1,5 x 10^6 Дж.

Отже, при охолодженні бутану об'ємом 10 літрів від 100 °C до 20 °C виділилась приблизно 1,5 мегаджоулів теплоти.

Answer 2

Q = m * c * ΔT

де Q - кількість теплоти (у джоулях), m - маса речовини (у кілограмах), c - теплоємність речовини (у Дж / (кг * °C)), ΔT - зміна температури (у °C).

У нашому випадку, ми маємо бутан масою, яку ми не знаємо, тому ми не можемо використовувати безпосередньо цю формулу. Однак, ми можемо скористатися іншою формулою, яка пов'язує масу, об'єм та густина.

m = ρ * V

де m - маса (у кг), ρ - густина (у кг / м^3), V - об'єм (у м^3).

Для бутану густина при нормальних умовах (температура 0 °C і тиск 1 атмосфера) становить близько 2,48 кг / м^3. Тому ми можемо розрахувати масу бутану:

m = ρ * V = 2,48 кг / м^3 * 0,01 м^3 = 0,0248 кг

Тепер ми можемо використати початкову формулу, щоб розрахувати кількість теплоти:

Q = m * c * ΔT = 0,0248 кг * 54,2 Дж / (кг * °C) * (100 °C - 20 °C) = 30,734 Дж

Отже, при охолодженні бутану з 100 °C до 20 °C виділилося близько 30,734 Дж теплоти.

Відповідь: 30,734 Дж теплоти.

Answer 3

Для розрахунку кількості виділеної теплоти при охолодженні бутану, використаємо формулу:

Q = mcΔT,

де Q - кількість виділеної теплоти, m - маса речовини, c - специфічна теплоємність речовини, ΔT - зміна температури.

Спочатку нам потрібно визначити масу бутану. Для цього використовуємо його густина. Густина бутану зазвичай становить близько 2,5 кг/м³.

Об’єм 10 л можна перевести до метричної системи одиниць, використовуючи наступне співвідношення: 1 л = 0,001 м³.

Тоді об’єм 10 л буде рівний 0,01 м³.

Тепер можемо обчислити масу бутану:

маса = густина * об’єм = 2,5 кг/м³ * 0,01 м³ = 0,025 кг.

Далі нам потрібно знати специфічну теплоємність бутану. Для бутану специфічна теплоємність зазвичай становить близько 54,0 Дж/(г·°C).

Зміна температури ΔT = 20 °C - 100 °C = -80 °C.

Тепер ми можемо підставити значення до формули для обчислення виділеної теплоти:

Q = (маса * c * ΔT) = (0,025 кг * 54,0 Дж/(г·°C) * -80 °C).

Здійснюючи обчислення, отримуємо:

Q = -108 Дж.

Тому, при охолодженні бутану виділилася кількість теплоти -108 Дж.