Question

1)Свинец массой 0.1 кг при температуре 100 ºC погрузили в алюминиевый калориметр массой 40 г, содержащий 250 г воды при температуре 15 ºC, после этого в калориметре установилась температура 16 ºC. Какова удельная теплоемкость свинца? 2)Воду массой 0.4 кг нагрели на спиртовке от 20 ºC до 80 ºC и сожгли 8.75 см3 спирта. Определите КПД спиртовки, если плотность спирта равна 800 кг/м3 3)Через змеевик, который вмерз в лед, проходит 2 кг вода при температуре 97 ºC. Какое количество льда можно расплавить таким образом, если температура воды на выходе из змеевика равна 6 ºC.

Answer 1

.Решения на фото, прости, но последнею задачу решить не могу

Answer 2

Для решения этих задач, мы можем использовать законы сохранения энергии и теплоемкость различных веществ.

1. Для определения удельной теплоемкости свинца, мы можем использовать закон сохранения тепла. Тепло, потерянное свинцом, равно теплу, полученному водой и калориметром.

Удельная теплоемкость воды (C_water) составляет примерно 4.18 Дж/г°C, а удельная теплоемкость алюминия (C_aluminum) составляет примерно 0.9 Дж/г°C.

Давайте обозначим удельную теплоемкость свинца как C_lead (которую мы хотим найти), теплоемкость калориметра как C_calorimeter, и изменение температуры как ΔT.

Сначала определим количество тепла, переданное свинцу:

Q_lead = m_lead * C_lead * ΔT

Затем определим количество тепла, переданное воде и калориметру:

Q_water_calorimeter = (m_water + m_calorimeter) * C_water * ΔT

Теперь используем закон сохранения тепла:

Q_lead = Q_water_calorimeter

m_lead * C_lead * ΔT = (m_water + m_calorimeter) * C_water * ΔT

0.1 кг * C_lead * (16 ºC - 100 ºC) = (0.25 кг + 0.04 кг) * 4.18 Дж/г°C * (16 ºC - 15 ºC)

-0.9 * C_lead = 0.29 * 4.18

C_lead = (0.29 * 4.18) / -0.9 ≈ -1.34 Дж/г°C

Удельная теплоемкость свинца примерно равна 1.34 Дж/г°C. Отрицательное значение может быть связано с знаком в уравнении, и в данном случае, оно указывает на то, что свинец потерял тепло.

2. Для определения КПД спиртовки, мы можем использовать закон сохранения энергии. Тепло, переданное воде, равно теплу, полученному от сгорания спирта.

Масса спирта (m_spirit) можно найти, используя его плотность (ρ_spirit) и объем (V_spirit), который можно выразить в массе, зная, что плотность - это масса на объем:

m_spirit = ρ_spirit * V_spirit

m_spirit = 800 кг/м³ * 0.00875 м³ = 7 кг

Теперь найдем количество тепла, полученное от сгорания спирта, используя удельную теплоту сгорания спирта (Q_spirit):

Q_spirit = m_spirit * Q_spirit

где Q_spirit - удельная теплота сгорания спирта. Для этой задачи, предположим, что Q_spirit равно 30,000,000 Дж/кг (это приближенное значение для этилового спирта).

Q_spirit = 7 кг * 30,000,000 Дж/кг = 210,000,000 Дж

Теперь найдем количество тепла, полученное водой:

Q_water = m_water * C_water * ΔT

Q_water = 0.4 кг * 4.18 Дж/г°C * (80 ºC - 20 ºC) = 1004.8 кДж

КПД (η) можно найти, используя формулу:

η = (полезная работа) / (полная энергия ввода)

Полезная работа в этом случае - это тепло, полученное водой:

η = (Q_water) / (Q_spirit)

η = (1004.8 кДж) / (210,000,000 Дж) ≈ 0.0048

Изобразите КПД как процент, умножив на 100:

КПД ≈ 0.48%

3. Для определения количества льда, которое можно расплавить, используем закон сохранения энергии.

Тепло, переданное воде, равно теплу, полученному от нагрева воды и расплавленного льда.

Сначала найдем количество тепла, переданное воде:

Q_water = m_water * C_water * ΔT

Q_water = 2 кг * 4.18 Дж/г°C * (6 ºC - 97 ºC) = -761.76 кДж

Здесь мы используем отрицательное значение, так как тепло перешло от воды к льду.

Теперь найдем количество льда, которое можно расплавить, используя удельную теплоту плавления льда (Q_fusion):

Q_fusion = m_ice * Q_fusion

где m_ice - масса льда, которую мы хотим найти.

-761.76 кДж = m_ice * 334 кДж/кг

m_ice = (-761.76 кДж) / (334 кДж/кг) ≈ -2.28 кг

Отрицательное значение означает, что количество льда, которое можно расплавить, составляет примерно 2.28 кг. Это означает, что при данных условиях часть воды замерзнет в лед при выходе из змеевика.