Question

В колбу налили 2 л воды при температуре 20 °С. Затем с помощью спиртовки колбу нагрели и всю жидкость в ней обратили в пар. При проведении этого опыта было израсходовано 172 г спирта. Рассчитайте удельную теплоту сгорания спирта, если удельная теплоёмкость и удельная теплота парообразования воды равны соответственно 4,2 кДж/кг*°С и 2250 кДж/кг. Теплопотерями пренебречь. Ответ выразите в МДж/кг и округлите до целого числа. Единицы измерения указывать не следует. Указание: Удельная теплота сгорания топлива показывает, какое кол-во теплоты выделяется при сгорании единицы массы данного топлива. Например, кол-во теплоты Q, которые выделится при сгорании дров массы m равняется Q=mq, если удельная теплота сгорания дров равна q.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

V = 2 л = 2·10⁻³ м³ - объем воды

ρ = 1·10³ кг/м³ - плотность воды

t₁ = 20⁰C - начальная температура воды

t₂ = 100⁰C - температура кипения воды

c = 4200 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость воды

L = 2250·10³ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды

m₁ = 172 г = 172·10⁻³ кг - масса спирта

_______________________________

q₁ - ?

1)

Находим массу воды:

m = ρ·V = 1·10³·2·10⁻³ = 2 кг

2)

Количество теплоты, необходимое на нагревание воды до температуры кипения:

Q' = c·m·(t₂ - t₁) = 4200·2·(100 - 20) = 672·10³ Дж  

Количество теплоты, необходимое на испарение воды:

Q'' = L·m = 2250·10³·2 = 4500·10³ Дж  

Суммарное количество теплоты:

Q = Q' + Q'' = (672 + 4500)·10³ ≈ 5, 17·10⁶ Дж       (1)

3)

Сжигаем спирт:

Q₁ = m₁·q₁ = 172·10⁻³·q₁                                            (2)

Приравняем (2) и (1):

172·10⁻³·q₁ = 5,17·10⁶

q₁ = 5,17·10⁶ / (172·10⁻³) ≈ 30·10⁶ Дж/кг  или  q₁ = 30 МДж/кг

Заглянем в таблицу.

Задача решена верно!

Answer 2

Для решения этой задачи, нужно использовать законы сохранения энергии и теплоты. Первым шагом определим количество теплоты, которое выделилось при сгорании спирта. Затем, используя удельную теплоемкость воды и удельную теплоту парообразования, найдем количество теплоты, необходимое для превращения всей воды из колбы в пар.

1. Вычисление теплоты, выделившейся при сгорании спирта: Известно, что было израсходовано 172 г спирта. Пусть \( q \) - удельная теплота сгорания спирта. Тогда теплота \( Q \), выделившаяся при сгорании, равна \( Q = mq \), где \( m \) - масса спирта.

\( Q = 172 \, \text{г} \cdot q \)

2. Вычисление теплоты для превращения воды в пар: Теплота, необходимая для превращения воды из колбы в пар, равна массе воды умноженной на удельную теплоту парообразования:

\( Q' = m' \cdot \Delta H_{\text{пар}} \), где \( \Delta H_{\text{пар}} \) - удельная теплота парообразования воды.

Масса воды \( m' \) равна массе воды, которая находилась в колбе до нагрева.

3. Составление уравнения: Так как теплота, выделившаяся при сгорании спирта, равна теплоте для превращения воды в пар, мы можем записать уравнение:

\( 172 \, \text{г} \cdot q = m' \cdot \Delta H_{\text{пар}} \)

4. Решение уравнения: Решим уравнение относительно \( q \):

\( q = \frac{m' \cdot \Delta H_{\text{пар}}}{172 \, \text{г}} \)

5. Подставим известные значения и рассчитаем \( q \): Подставим удельную теплоту парообразования \( \Delta H_{\text{пар}} = 2250 \, \text{кДж/кг} \) и массу воды \( m' \).

\( q = \frac{m' \cdot 2250 \, \text{кДж/кг}}{172 \, \text{г}} \)

После вычислений, удельная теплота сгорания спирта \( q \) будет выражена в кДж/кг.

6. Пересчет в МДж/кг: Поскольку ответ требуется в МДж/кг, переведем результат в соответствующие единицы:

\( q_{\text{МДж/кг}} = \frac{q_{\text{кДж/кг}}}{1000} \)

7. Округление ответа: Округлите полученное значение \( q_{\text{МДж/кг}} \) до целого числа.

Таким образом, вы найдете удельную теплоту сгорания спирта в МДж/кг.