Question

Какую массу воды можно нагреть от 300С до кипения и полностью выпарить, сжигая 200 г спирта? Половина выделенного при сгорании спирта тепла безвозвратно теряется в атмосфере.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

t₁ = 30°C

t₂ = 100°C

m₂ = 200 г = 0,2 кг

q = 2,7·10⁷ Дж/кг - теплота сжигания спирта

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

L = 2,3·10⁶ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды

__________________

mₓ - ?

1)

Сжигаем спирт:

Q' = q·m₂ = 2,7·10⁷·0,2 = 5,4·10⁶ Дж

На нагревание и испарение воды нам потребуется:

Q₀ = Q' / 2 = 2,7·10⁶ Дж                      (1)

2)

Нагреваем воду до кипения:

Q₁ = c·mₓ·(t₂ - t₁) = 4200·mₓ·(100 - 30) ≈ 0,3·10⁶·mₓ      Дж

Испаряем воду:

Q₂ = L·mₓ = 2,3·10⁶·mₓ   Дж

Всего:

Q = Q₁ + Q₂ = (0,3 + 2,3)·10⁶·mₓ  Дж

Q = 2,6·10⁶·mₓ    Дж                                         (2)

3)

Приравняем (2) и (1)

2,6·10⁶·mₓ = 2,7·10⁶

2,6·mₓ = 2,7

mₓ = 2,7 / 2,6 ≈ 1 кг

Answer 2

Для решения этой задачи, сначала нам нужно вычислить количество тепла, которое можно получить из сжигания 200 г спирта, а затем использовать это тепло для нагрева и испарения воды.

1. Сперва найдем количество тепла, выделяемое при сгорании 200 г спирта. Для этого воспользуемся теплотой сгорания этилового спирта (C2H5OH), которая составляет около 29,7 МДж/кг.

Теплота сгорания = масса * теплота сгорания вещества Теплота сгорания спирта = 0,2 кг * 29,7 МДж/кг = 5,94 МДж

2. Поскольку половина выделенного тепла теряется безвозвратно, то доступно для нагрева воды будет:

Доступное тепло = 0,5 * 5,94 МДж = 2,97 МДж

3. Далее, мы можем использовать уравнение теплового баланса, чтобы найти массу воды, которую можно нагреть от 30°C до кипения (100°C) и затем полностью испарить:

Доступное тепло = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры + масса воды * удельная теплота испарения

Где:

• Удельная теплоемкость воды = 4,186 Дж/(г°C)
• Изменение температуры = 100°C - 30°C = 70°C
• Удельная теплота испарения воды = 2260 Дж/г

2,97 МДж = масса воды * 4,186 Дж/(г°C) * 70°C + масса воды * 2260 Дж/г

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти массу воды:

2,97 МДж = 4,186 масса воды * 70 + 2260 масса воды

2,97 МДж = 292,02 масса воды

Масса воды = 2,97 МДж / 292,02 = 10,18 г

Таким образом, можно нагреть и полностью испарить приблизительно 10,18 г воды, используя 200 г спирта, при условии, что половина выделенного тепла теряется безвозвратно.