На спиртовке нагрели воду массой 400 г. Температура её повысилась от t1=16°C до t2=71°C. При этом сожгли 10 г спирта. Какое количество процентов тепла использовано для нагревания воды?

Физика 11 класс Теплообмен и калориметрия физика 11 класс нагрев воды спиртовка температура тепло расчет Энергия спирт масса воды изменение температуры Новый

Дано:

m₁ = 400 г = 0,4 кг - масса воды

t₁ = 16°C - начальная температура воды

t₂ = 71°C - конечная температура воды

m₂ = 10 г = 0,01 кг - масса сгоревшего спирта

c₁ = 4200 Дж/(кг · °C) - удельная теплоемкость воды

q = 27 · 10⁶ Дж/кг - удельная теплота сгорания спирта

------------------------------------------

η - ? (КПД нагревания)

Решение:

Чтобы найти, какое количество процентов тепла использовано для нагревания воды, нам нужно рассчитать количество тепла, которое передано воде, и общее количество тепла, выделившегося при сгорании спирта.

1. Сначала найдем изменение температуры воды:

ΔT = t₂ - t₁ = 71°C - 16°C = 55°C

2. Теперь вычислим количество тепла, необходимое для нагревания воды:

Q₁ = c₁ * m₁ * ΔT

Q₁ = 4200 * 0,4 * 55 = 92400 Дж

3. Теперь найдем количество тепла, выделившегося при сгорании спирта:

Q₂ = q * m₂

Q₂ = 27·10⁶ * 0,01 = 270000 Дж

4. Теперь вычислим КПД нагревания:

η = (Q₁ / Q₂) * 100%

η = (92400 / 270000) * 100% ≈ 34,22%

Ответ: 34,22% тепла идет на нагревание воды.

Таким образом, мы видим, что из всего тепла, выделившегося при сгорании спирта, примерно 34,22% использовалось для нагрева воды. Это означает, что большая часть энергии теряется, например, в окружающую среду, и не используется для нагрева. Это важный момент, который показывает эффективность процесса нагрева.