Какой объем воды можно нагреть от 20 °С до 70 °C, используя тепло, полученное при сжигании 0,25 л бензина? Предположим, что вся теплота, выделившаяся при сгорании бензина, идет на нагревание воды. Удельная теплота сгорания бензина составляет 46 МДж/кг.

Физика 11 класс Тепловые явления объем воды нагрев воды сжигание бензина удельная теплота теплообмен физика 11 класс расчет тепла температура воды сгорание топлива энергия бензина Новый

Для решения этой задачи нам нужно пройти несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

Шаг 1: Найти массу бензина

Сначала нам нужно определить массу бензина, который мы будем сжигать. Плотность бензина приблизительно равна 0,74 кг/л. Поэтому, чтобы найти массу 0,25 л бензина, мы используем формулу:

• масса = объем × плотность

Подставляем значения:

• масса = 0,25 л × 0,74 кг/л = 0,185 кг

Шаг 2: Рассчитать количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина

Теперь, зная массу бензина, мы можем найти количество теплоты, которое выделяется при его сгорании. Для этого используем удельную теплоту сгорания бензина:

• Q = m × q

где Q - это количество теплоты, m - масса бензина, q - удельная теплота сгорания. Подставляем значения:

• Q = 0,185 кг × 46 МДж/кг = 8,51 МДж

Обратите внимание, что 1 МДж = 10^6 Дж, поэтому:

• Q = 8,51 × 10^6 Дж

Шаг 3: Найти количество теплоты, необходимое для нагрева воды

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева определенного объема воды. Формула для расчета выглядит следующим образом:

• Q = m × c × ΔT

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°C)), ΔT - изменение температуры. В нашем случае:

• ΔT = 70 °C - 20 °C = 50 °C

Шаг 4: Подставить известные значения

Теперь мы можем выразить массу воды через количество теплоты, выделившегося при сгорании бензина:

• 8,51 × 10^6 Дж = m × 4,18 × 10^3 Дж/(кг·°C) × 50 °C

Теперь решим это уравнение для m:

• m = 8,51 × 10^6 Дж / (4,18 × 10^3 Дж/(кг·°C) × 50 °C)

Вычисляем:

• m = 8,51 × 10^6 Дж / (209000 Дж/кг) ≈ 40,7 кг

Шаг 5: Найти объем воды

Теперь, зная массу воды, мы можем найти объем. Плотность воды приблизительно равна 1 кг/л, поэтому:

• объем = масса / плотность

Подставляем значения:

• объем = 40,7 кг / 1 кг/л = 40,7 л

Ответ: Объем воды, который можно нагреть от 20 °C до 70 °C, составляет примерно 40,7 литров.