Question

На спиртовке нагрели 200 г воды от 15 C до 60 C за счёт части энергии, полученого от сгоревшего спирта массой 5 г. Каков КПД спиртовки?

Answer 1

Η = А полезная / А затраченная * 100 % 

А полезная = cmΔt 

c - удельная теплоёмкость ( для воды 4200 кг / м³ ) 
m - масса ( 200 г = 0,2 кг ) 
Δt - разности температур ( 60 С - 15 С = 45 С ) 

А полезная = 4200 * 0,2 * 45 = 37800 Дж 

А затраченная = q * m 

q - удельная теплота сгорания ( для спирта 30 МДж / кг = 30000000 Дж / кг )
m - масса ( 5 г = 0,005 кг ) 

А затраченная = 30000000 * 0,005 = 150000 Дж : 2 ( раз использовали только часть этой энергии ) = 75000 Дж 

η = 37800 / 75000 = 0,504 * 100 = 50,4 % 

Answer 2

Расчёт КПД спиртовки

Для расчёта КПД (коэффициента полезного действия) спиртовки, необходимо знать количество теплоты, полученной от сгоревшего спирта, и количество теплоты, которое было передано воде.

Дано: - Масса воды (m) = 200 г - Начальная температура воды (t1) = 15 °C - Конечная температура воды (t2) = 60 °C - Масса сгоревшего спирта (m1) = 5 г

Для начала, найдём количество теплоты, полученное от сгоревшего спирта. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m1 * q

где Q - количество теплоты, m1 - масса сгоревшего спирта, q - удельная теплота сгорания спирта.

Удельная теплота сгорания спирта обычно составляет около 30 МДж/кг Переведём её в Дж/г:

q = 30 МДж/кг * 1000 кг/г = 30 000 000 Дж/г

Теперь можем найти количество теплоты, полученное от сгоревшего спирта:

Q = 5 г * 30 000 000 Дж/г = 150 000 000 Дж

Теперь найдём количество теплоты, которое было передано воде. Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * c * (t2 - t1)

где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоёмкость воды, t2 - конечная температура воды, t1 - начальная температура воды.

Удельная теплоёмкость воды составляет около 4,2 кДж/(кг·°C) Переведём её в Дж/(г·°C):

c = 4,2 кДж/(кг·°C) * 1000 кг/г = 4 200 Дж/(г·°C)

Теперь можем найти количество теплоты, переданное воде:

Q = 200 г * 4 200 Дж/(г·°C) * (60 °C - 15 °C) = 420 000 Дж

Теперь можем найти КПД спиртовки, используя следующую формулу:

КПД = (Q / Q_полученная) * 100%

где Q - количество теплоты, переданное воде, Q_полученная - количество теплоты, полученное от сгоревшего спирта.

Подставим значения:

КПД = (420 000 Дж / 150 000 000 Дж) * 100% ≈ 0,28%

Таким образом, КПД спиртовки составляет около 0,28%.

Заключение

КПД спиртовки, в данном случае, составляет около 0,28%. Это означает, что только очень малая часть энергии, полученной от сгоревшего спирта, была передана воде в виде теплоты. Большая часть энергии была потеряна в виде тепла, шума и других нежелательных процессов.