Какое количество воды при температуре 20 °С можно нагреть до 80 °С, сжигая 40 г спирта, если вся выделяемая энергия идет на нагрев воды?

1. Составьте уравнение теплового баланса.
2. Определите, сколько теплоты выделится при сжигании спирта (q - 46 МДж/кг).
3. Выразите и вычислите массу воды из уравнения теплового баланса (С - 4,2 кДж/(кг.°С)).

Физика 11 класс Тепловые явления количество воды температура 20 °С нагрев до 80 °С сжигание спирта уравнение теплового баланса теплота при сжигании масса воды физика 11 класс теплоемкость воды энергия нагрева воды Новый

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение теплового баланса и рассчитать количество теплоты, выделяемой при сжигании спирта. Давайте разберем все шаги по порядку.

Шаг 1: Определение теплоты, выделяемой при сжигании спирта

Сначала мы можем рассчитать количество теплоты, выделяемой при сжигании 40 г спирта. Из условия задачи известно, что теплота сгорания спирта составляет 46 МДж/кг. Переведем массу спирта в килограммы:

• 40 г = 0,04 кг

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты (q), выделяемой при сжигании спирта:

• q = масса спирта * теплота сгорания
• q = 0,04 кг * 46 МДж/кг = 1,84 МДж

Теперь мы знаем, что при сжигании 40 г спирта выделяется 1,84 МДж теплоты.

Шаг 2: Составление уравнения теплового баланса

Уравнение теплового баланса можно записать следующим образом:

• q_выдел = q_вода

где q_выдел - теплота, выделяемая при сжигании спирта, а q_вода - теплота, необходимая для нагрева воды. Теплота, необходимая для нагрева воды, рассчитывается по формуле:

• q_вода = m * C * ΔT

где:

• m - масса воды (кг),
• C - удельная теплоемкость воды (4,2 кДж/(кг.°С)),
• ΔT - изменение температуры воды (в °С).

Изменение температуры можно рассчитать как:

• ΔT = T_конечная - T_начальная = 80 °C - 20 °C = 60 °C.

Шаг 3: Подстановка значений в уравнение теплового баланса

Подставим известные значения в уравнение:

• 1,84 МДж = m * 4,2 кДж/(кг.°С) * 60 °C.

Заметим, что 1,84 МДж = 1840 кДж, поэтому уравнение можно записать так:

• 1840 кДж = m * 4,2 кДж/(кг.°С) * 60 °C.

Шаг 4: Выражение массы воды

Теперь выразим массу воды (m):

• m = 1840 кДж / (4,2 кДж/(кг.°С) * 60 °C).

Теперь вычислим массу воды:

• m = 1840 / (4,2 * 60) = 1840 / 252 = 7,14 кг (примерно).

Таким образом, мы можем нагреть около 7,14 кг воды с 20 °C до 80 °C, сжигая 40 г спирта.