Question

6. Сколько воды, взятой при температуре 20 °С, можно нагреть до 80 °С, сжигая керосин массой 50 г? Считать, что вся выделяемая при горении керосина энергия идет на нагревание воды. a. Составьте уравнение теплового баланса. [1 б] b. Определите, какое количество теплоты выделиться при сжигании керосина. (q= 46 МДж/кг) [2 б] c. Выразите и вычислите массу воды из уравнения теплового баланса (с воды = 4,2 кДж/(кг °С), [2 б]

Answer 1

Дано:

вода

c = 4200 Дж/кг × °С

t₁ = 20°C

t₂ = 80°C

керосин

q = 46 МДж/кг

m = 50 г

СИ:

q = 46000000 Дж/кг

m керосина = 0,05 кг

Найти:

m воды

Решение:

m воды = Q / c (t₂ - t₁)

Q = q × m керосина

Q = 46000000 Дж/кг × 0,05 кг = 2300000 Дж

m воды = 2300000 Дж / 4200 Дж/кг × °С × (80°С - 60°С) ≈ 27,38 кг.

Ответ: 27,38 кг.

Answer 2

a. Уравнение теплового баланса для данной задачи можно записать следующим образом:

Qкеросин + Qвода = 0

где Qкеросин - количество теплоты, выделенной при сжигании керосина, Qвода - количество теплоты, поглощенное водой при ее нагревании.

b. Для определения количества теплоты, выделенной при сжигании керосина, используем закон сохранения энергии:

Qкеросин = mкеросин * qкеросин,

где mкеросин - масса керосина (50 г), qкеросин - удельная теплота сгорания керосина (46 МДж/кг).

Подставляем известные значения:

Qкеросин = (50 г) * (46 МДж/кг) = 2.3 МДж.

Таким образом, при сжигании керосина выделяется 2.3 МДж теплоты.

c. Теплота, поглощенная водой при ее нагревании, может быть выражена следующим образом:

Qвода = mводы * cводы * ΔT,

где mводы - масса воды, cводы - удельная теплоёмкость воды (4.2 кДж/(кг*°C)), ΔT - изменение температуры (80 °C - 20 °C = 60 °C).

Подставляем известные значения:

2.3 МДж = mводы * (4.2 кДж/(кг*°C)) * 60 °C.

Переводим МДж в кДж: 2.3 МДж = 2300 кДж.

Тогда:

2300 кДж = mводы * (4.2 кДж/(кг*°C)) * 60 °C.

Решаем уравнение относительно mводы:

mводы = 2300 кДж / (4.2 кДж/(кг*°C) * 60 °C) ≈ 9.524 кг.

Таким образом, можно нагреть около 9.524 кг воды от 20 °C до 80 °C при сжигании 50 г керосина.