Question

17. Сколько спирта надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 3 кг с температуры 40°С до кипения, в алюминиевой кастрюле массой 400 г? Считать, что вся энергия, выделенная при сгорании спирта, идёт на нагревание воды. (удельной теплота сгорания спирта 2,9-102 Дж/кг, удельной теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельной теплоемкость алюминия 880 Дж/(кг °С)) а) Объясните физический смысл удельной теплоемкости Б)(1) Определите, какое количества теплоты потребовалось на нагревание алюминиевой кастрюли [1] (16) Определите, какое количества теплоты потребовалось на нагревание воды 12 () Определите общее количество теплоты, которое пошло на нагревание 12 с) (1) Запишите уравнение теплового баланса. Считать, что энергия выделившаяся при сгорании спирта, расходуется на нагревание кастрюли и воды. ії) Выразите и вычислите из этого уравнения массу сгоревшего топлива​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

m₁=3 кг;

T₁=40 °С; ΔT=60°С;

m₂=400 г=0,4 кг;

q=25*10⁶ Дж/кг;

c₁=4200 Дж/(кг·°С);

c₂=880 Дж/(кг °С)

m₃   ?     m₃=Q/q=ΔT(m₁*c₁+m₂*c₂)/q=60*(3*4200+0,4*880)/(25*10⁶)=

0,031 кг=31 г ;

Answer 2

а) Удельная теплоемкость (или удельная теплоёмкость) — это количество теплоты, которое нужно передать единичной массе вещества для изменения его температуры на 1 градус Цельсия. Физический смысл удельной теплоемкости заключается в том, что она описывает способность вещества поглощать или отдавать тепло при изменении его температуры. В данном случае:

• Удельная теплоемкость воды (C_воды) равна 4200 Дж/(кг·°С). Это означает, что для нагрева 1 кг воды на 1 градус Цельсия нужно передать 4200 Дж тепла.

• Удельная теплоемкость алюминия (C_алюминия) равна 880 Дж/(кг·°С). Это означает, что для нагрева 1 кг алюминия на 1 градус Цельсия нужно передать 880 Дж тепла.

б) Для определения количества теплоты, потребовавшегося на нагрев алюминиевой кастрюли, мы используем следующую формулу:

Q_кастрюля = масса_кастрюли * C_алюминия * ΔT

Где: Q_кастрюля - количество теплоты, потребовавшееся на нагрев алюминиевой кастрюли (Дж). масса_кастрюли - масса кастрюли (кг). C_алюминия - удельная теплоемкость алюминия (Дж/(кг·°С)). ΔT - изменение температуры кастрюли (разница между начальной и конечной температурами).

В данном случае масса кастрюли равна 400 г (0,4 кг), начальная температура кастрюли равна 40°C, а конечная температура будет 100°C (так как вода нагревается до кипения). Таким образом, ΔT = 100°C - 40°C = 60°C.

Подставим значения в формулу:

Q_кастрюля = 0,4 кг * 880 Дж/(кг·°С) * 60°C = 21 120 Дж

Ответ: Количество теплоты, потребовавшееся на нагрев алюминиевой кастрюли, составляет 21 120 Дж.

в) Для определения количества теплоты, потребовавшегося на нагрев воды, мы также используем формулу:

Q_вода = масса_воды * C_воды * ΔT

Где: Q_вода - количество теплоты, потребовавшееся на нагрев воды (Дж). масса_воды - масса воды (кг). C_воды - удельная теплоемкость воды (Дж/(кг·°С)). ΔT - изменение температуры воды (разница между начальной и конечной температурами).

Масса воды равна 3 кг (3000 г), начальная температура воды равна 40°C, а конечная температура будет 100°C (кипение). Таким образом, ΔT = 100°C - 40°C = 60°C.

Подставим значения в формулу:

Q_вода = 3 кг * 4200 Дж/(кг·°С) * 60°C = 756 000 Дж

Ответ: Количество теплоты, потребовавшееся на нагрев воды, составляет 756 000 Дж.

г) Общее количество теплоты, которое пошло на нагревание воды и алюминиевой кастрюли, равно сумме этих двух количеств:

Q_общее = Q_кастрюля + Q_вода = 21 120 Дж + 756 000 Дж = 777 120 Дж

Ответ: Общее количество теплоты, которое пошло на нагревание воды и алюминиевой кастрюли, составляет 777 120 Дж.

д) Уравнение теплового баланса может быть записано следующим образом:

Q_спирт = Q_кастрюля + Q_вода

Где: Q_спирт - количество теплоты, выделенное при сгорании спирта (Дж). Q_кастрюля - количество теплоты, потребовавшееся на нагрев алюминиевой кастрюли (Дж). Q_вода - количество теплоты, потребовавшееся на нагрев воды (Дж).

Мы уже рассчитали значения Q_кастрюля и Q_вода, поэтому мы можем использовать их для определения Q_спирт:

Q_спирт = 21 120 Дж + 756 000 Дж = 777 120 Дж

Ответ: Количество теплоты, выделенное при сгорании спирта, составляет 777 120 Дж.

е) Чтобы найти массу сгоревшего топлива (массу спирта), мы можем использовать удельную теплоту сгорания спирта. Удельная теплота сгорания спирта (Q_сгорания) составляет 2,9 * 10^7 Дж/кг (переведено из 2,9 * 10^2 Дж/кг).

Мы знаем, что количество теплоты, выделенное при сгорании спирта (Q_спирт), равно 777 120 Дж, поэтому:

Q_спирт = масса_спирта * Q_сгорания

777 120 Дж = масса_спирта * (2,9 * 10^7 Дж/кг)

Теперь можем выразить массу_спирта:

масса_спирта = 777 120 Дж / (2,9 * 10^7 Дж/кг) ≈ 0,0268 кг

Ответ: Масса сгоревшего спирта составляет примерно 0,0268 кг (или 26,8 г).