Сколько спирта необходимо сжечь, чтобы нагреть 1 кг льда с температурой -5° C до 20° C?

Физика 8 класс Тепловые явления спирт нагреть лед температура физика 8 класс теплообмен расчет тепла изменение температуры физические свойства сжигание спирта теплоемкость льда Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно рассмотреть несколько этапов, связанных с нагреванием льда и плавлением его в воду. Затем мы можем рассчитать количество спирта, необходимое для достижения этой цели.

Шаг 1: Нагрев льда от -5° C до 0° C

Сначала мы нагреваем лед от -5° C до 0° C. Для этого используем формулу:

Q1 = m * c * ΔT

• Q1 - количество теплоты, необходимое для нагрева льда;
• m - масса льда (1 кг);
• c - удельная теплоемкость льда (примерно 2,1 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (0 - (-5) = 5° C).

Подставим значения:

Q1 = 1 кг * 2,1 кДж/(кг·°C) * 5° C = 10,5 кДж.

Шаг 2: Плавление льда

Теперь нам нужно рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления льда в воду. Для этого используем следующую формулу:

Q2 = m * L

• Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления;
• L - теплота плавления льда (примерно 334 кДж/кг).

Подставим значения:

Q2 = 1 кг * 334 кДж/кг = 334 кДж.

Шаг 3: Нагрев воды от 0° C до 20° C

Теперь мы нагреваем получившуюся воду от 0° C до 20° C:

Q3 = m * c * ΔT

• c - удельная теплоемкость воды (примерно 4,18 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (20 - 0 = 20° C).

Подставим значения:

Q3 = 1 кг * 4,18 кДж/(кг·°C) * 20° C = 83,6 кДж.

Шаг 4: Общее количество теплоты

Теперь мы можем найти общее количество теплоты, необходимое для нагрева льда до 20° C:

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3

Qобщ = 10,5 кДж + 334 кДж + 83,6 кДж = 428,1 кДж.

Шаг 5: Рассчитаем количество спирта

Теперь нам нужно узнать, сколько спирта нужно сжечь, чтобы получить это количество теплоты. Удельная теплота сгорания спирта (например, этанола) составляет примерно 30 МДж/кг.

Теперь можем рассчитать массу спирта:

m = Qобщ / Qсгорания

m = 428,1 кДж / 30 000 кДж/кг = 0,01427 кг.

Ответ:

Итак, необходимо сжечь примерно 0,0143 кг (или 14,3 грамма) спирта, чтобы нагреть 1 кг льда с температуры -5° C до 20° C.