Question

Сколько льда, имеющего температуру -10°С, можно нагреть до 0 °С, если сжечь 200 мл спирта

Answer 1

Удельная теплота сгорания этилового спирта 30 * 10^6 Дж/кг. При сжигании 200 мл этилового спирта с плотностью 789 кг / куб.м (т.е. 0.2 * 10^(-3) * 789 кг = 0.1578 кг) выделится 4.7 * 10^6 Дж.

Это тепло пойдёт на нагревание льда (удельная теплоёмкость c = 2 * 10^3 Дж/(кг * К)) на 10 К:
2 * 10^3 * m * 10 или m = 4.7 * 10^6 / (2 * 10^3 * 10) кг = 237 кг

Answer 2

Для ответа на данный вопрос нам нужно учесть количество тепла, которое передается от горения спирта к льду, и количество тепла, необходимое для нагревания льда от -10 °С до 0 °С.

Сначала определим количество тепла, выделяющееся при сжигании 200 мл спирта. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * C * ΔT

где: Q - количество тепла (в джоулях), m - масса вещества (в килограммах), C - удельная теплоемкость вещества (в дж/(кг*°С)), ΔT - изменение температуры (в °С).

Удельная теплоемкость спирта примерно равна 2,5 кДж/(кг*°С).

Массу спирта переведем из миллилитров в килограммы: 200 мл = 0,2 л = 0,2 кг.

Теперь можем вычислить количество выделяющегося тепла:

Q = 0,2 кг * 2,5 кДж/(кг*°С) * (T окончательная - T исходная)

Мы хотим нагреть лед от -10 °С до 0 °С, поэтому: T окончательная = 0 °С, T исходная = -10 °С.

Q = 0,2 кг * 2,5 кДж/(кг*°С) * (0 °С - (-10 °С)) = 0,2 кг * 2,5 кДж/(кг*°С) * 10 °С = 5 кДж.

Теперь определим количество тепла, необходимое для нагревания льда от -10 °С до 0 °С. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * L

где: Q - количество тепла (в джоулях), m - масса вещества (в килограммах), L - удельная теплота плавления (в Дж/кг).

Удельная теплота плавления льда равна 334 кДж/кг.

Массу льда определим, зная, что плотность льда составляет около 917 кг/м³: объем льда = 200 мл = 0,2 л = 0,2 дм³ масса льда = объем * плотность = 0,2 дм³ * 917 кг/м³ = 0,1834 кг.

Теперь можем вычислить количество тепла, необходимое для нагревания льда:

Q = 0,1834 кг * 334 кДж/кг = 61,1996 кДж.

Таким образом, нам потребуется 5 кДж тепла от горения спирта для нагревания льда от -10 °С до 0 °С, а для нагревания льда от -10 °С до 0 °С требуется 61,1996 кДж. Ответ: нагреть лед с температурой -10 °С до 0 °С можно с помощью сжигания 200 мл спирта только частично, потому что количество выделяемого тепла от горения спирта недостаточно для полного нагревания.