Високий рівень
7. Скільки треба спалити бензину, щоб виділилась така кiлькiсть
теплоти, яка потрiбна для нагрівання 4 л води вiд 20 °С до ки-
піння і перетворення її п'ятої частини у пару? Питома теплота
Дж
згоряння бензину 4,6 - 10² а питома теплота пароутворен-
КГ
ня води дорівнює 2,3 - 1067 Дж
КГ
(3 бали)
Ответы
Відповідь:Спочатку ми розрахуємо кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 4 л води від 20 °C до кипіння і перетворення п'ятої частини у пару.
1. Теплота, необхідна для нагрівання води:
Q1 = m * c * ΔT,
де m - маса води, c - питома теплоємність води, ΔT - зміна температури.
m = 4 кг (1 л води = 1 кг)
c = 4,186 * 10^3 Дж/(кг*°C) (питома теплоємність води)
ΔT = 100°C - 20°C = 80°C
Q1 = 4 * 4,186 * 10^3 * 80 = 1,34 * 10^6 Дж
2. Теплота, необхідна для перетворення п'ятої частини води у пару:
Q2 = (m/5) * λ,
де λ - питома теплота пароутворення.
m/5 = 4/5 = 0,8 кг
λ = 2,3 * 10^6 Дж/кг
Q2 = 0,8 * 2,3 * 10^6 = 1,84 * 10^6 Дж
Отже, загальна кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 4 л води від 20 °C до кипіння і перетворення п'ятої частини у пару, дорівнює:
Q = Q1 + Q2 = 1,34 * 10^6 + 1,84 * 10^6 = 3,18 * 10^6 Дж
Тепер розрахуємо кількість бензину, яку потрібно спалити, щоб виділити таку кількість теплоти.
Для цього використаємо формулу:
Q = m * q,
де m - маса бензину, q - питома теплота згоряння бензину.
m = Q / q,
де Q = 3,18 * 10^6 Дж (знайдена раніше)
q = 4,6 * 10^7 Дж/кг (питома теплота згоряння бензину)
m = 3,18 * 10^6 / 4,6 * 10^7 = 0,069 кг
Отже, для виділення необхідної кількості теплоти потрібно спалити 0,069 кг бензину.
Пояснення: