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.
Физика11 классТепловые явленияобъем водынагрев водысжигание бензинаудельная теплотатеплообменфизика 11 классрасчет теплатемпература водысгорание топливаэнергия бензина
Для решения этой задачи нам нужно пройти несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.
Шаг 1: Найти массу бензинаСначала 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:
Подставляем значения:
Теперь, зная массу бензина, мы можем найти количество теплоты, которое выделяется при его сгорании. Для этого используем удельную теплоту сгорания бензина:
где Q - это количество теплоты, m - масса бензина, q - удельная теплота сгорания. Подставляем значения:
Обратите внимание, что 1 МДж = 10^6 Дж, поэтому:
Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева определенного объема воды. Формула для расчета выглядит следующим образом:
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°C)),ΔT - изменение температуры. В нашем случае:
Теперь мы можем выразить массу воды через количество теплоты, выделившегося при сгорании бензина:
Теперь решим это уравнение для m:
Вычисляем:
Теперь, зная массу воды, мы можем найти объем. Плотность воды приблизительно равна 1 кг/л, поэтому:
Подставляем значения:
Ответ: Объем воды, который можно нагреть от 20 °C до 70 °C, составляет примерно 40,7 литров.