Question

Скільки води можна нагріти від 20 градусів до кипіння сплавивши 200 грам метану

Answer 1

Відповідь:
Q=c*m*(t2-t1)
m= Q/c*(t2-t1)
m=16800/4200(100-20)=0.05кг
Ответ: можно нагрі ти m=0.05кг або 50грам води

Answer 2

Для вирішення цього завдання нам потрібно використати тепловий баланс.

Спочатку обчислимо теплоту, необхідну для нагрівання води від 20°C до кипіння (100°C). Для цього використовуємо формулу:

Q = m * c * ΔT,

де: Q - теплота (у джоулях), m - маса води (у грамах), c - питома теплоємність води (приблизно 4.18 Дж/г°C), ΔT - зміна температури (у °C).

ΔT = 100°C - 20°C = 80°C.

Q = m * 4.18 Дж/г°C * 80°C.

Тепер обчислимо теплоту, яка виділяється під час спалювання 200 г метану (CH₄):

Утворюється 2 молекули води (H₂O) із одного молекули метану. Енергія зв'язку у метані і воді:

Метан (CH₄): 4 зв'язки C-H * 413 кДж/моль = 1652 кДж/моль. Вода (H₂O): 2 зв'язки O-H * 463 кДж/моль = 926 кДж/моль.

Різниця в енергії зв'язку: 1652 кДж/моль - 926 кДж/моль = 726 кДж/моль.

Теплота, яка виділяється під час спалювання метану: Q = n * ΔH,

де: n - кількість молей метану, ΔH - різниця в енергії зв'язку.

n = маса / молярна маса = 200 г / 16 г/моль (молярна маса метану) ≈ 12.5 моль.

Q = 12.5 моль * 726 кДж/моль.

Тепер переведемо кількість кілоджоулей в джоулі:

Q = 12.5 моль * 726 кДж/моль * 1000 Дж/кДж = 9,075,000 Дж.

Тепер, якщо ми припустимо, що всі 9,075,000 Дж теплоти передаються воді і піднімають її температуру від 20°C до кипіння (100°C), то:

9,075,000 Дж = m * 4.18 Дж/г°C * 80°C.

Масу води (m) можна знайти:

m = 9,075,000 Дж / (4.18 Дж/г°C * 80°C) ≈ 273.81 г.

Отже, при цих припущеннях, ви зможете нагріти близько 273.81 г води від 20°C до кипіння, сплавивши 200 г метану і використовуючи всю теплоту, що виділяється під час його спалювання.