Какое количество воды можно нагреть 50 градусов теплотой, полученной при полном сгорании 10 г спирта?

Для решения этой задачи мы можем воспользоваться формулой теплового баланса:

Q = mcΔT

Где: Q - количество теплоты, необходимое для нагрева воды m - масса воды c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г*град)) ΔT - изменение температуры (50 градусов)

Сначала найдем количество теплоты, выделившееся при сгорании 10 г спирта. Для этого воспользуемся удельной теплотой сгорания спирта (30 кДж/г):

Qспирта = mспирта qспирта = 10 г 30 кДж/г = 300 кДж

Теперь мы можем использовать принцип сохранения энергии для того, чтобы найти количество воды, которое можно нагреть на 50 градусов этой теплотой:

Qспирта = Qводы mводы cводы ΔT = Qводы

mводы = Qводы / (cводы ΔT) = 300 кДж / (4,18 Дж/(гград) * 50 град) ≈ 1,43 г

Таким образом, количество воды, которое можно нагреть на 50 градусов теплотой, полученной при полном сгорании 10 г спирта, составляет примерно 1,43 г.

Для решения этого вопроса мы сначала должны узнать, сколько энергии выделяется при полном сгорании 10 граммов спирта. Для расчётов будем использовать этанол (этиловый спирт), так как он является наиболее распространённым типом спирта. Удельная теплота сгорания этанола составляет приблизительно 29,7 МДж/кг.

1. Рассчитаем общее количество теплоты, выделяемое при сгорании 10 граммов этанола: [ Q = m \cdot q ] где ( m = 10 ) г = 0.01 кг (масса этанола), ( q = 29.7 ) МДж/кг (удельная теплота сгорания этанола).

   [ Q = 0.01 \cdot 29.7 = 0.297 \, \text{МДж} = 297 \, \text{кДж} ]

2. Теперь найдем, какое количество воды можно нагреть на 50 градусов этим количеством теплоты. Используем формулу: [ Q = c \cdot m \cdot \Delta T ] где ( c ) — удельная теплоёмкость воды (приблизительно равна 4.18 Дж/г·°C), ( m ) — масса воды в граммах, ( \Delta T = 50 )°C (разница температур).

   Переставляем формулу, чтобы найти массу воды: [ m = \frac{Q}{c \cdot \Delta T} ] [ m = \frac{297000 \, \text{Дж}}{4.18 \, \text{Дж/г°C} \cdot 50} ] [ m \approx \frac{297000}{209} \approx 1421 \, \text{г} ] [ m \approx 1.421 \, \text{кг} ]

Таким образом, при полном сгорании 10 граммов этанола можно получить достаточно теплоты, чтобы нагреть примерно 1.421 кг (или 1421 г) воды на 50 градусов Цельсия.