Вопрос школьника
До какой температуры можно нагреть 1,5 л воды, взятой при 20 °С, за счет сжигания 5 г керосина? Считайте, что половина энергии, выделившейся при сжигании керосина, пойдет на нагревание воды.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. При сжигании 5 г керосина выделяется определенное количество теплоты, которая может быть использована для нагрева воды. При этом половина этой теплоты будет использована для нагрева 1,5 л воды.
Сначала необходимо определить количество теплоты, выделяющейся при сжигании 5 г керосина. Для этого можно использовать теплоту сгорания керосина, которая составляет около 43 МДж/кг. Таким образом, при сжигании 5 г керосина выделяется:
Q = 5 г * 43 МДж/кг = 0,215 МДж
Затем необходимо определить, сколько теплоты будет использовано для нагрева 1,5 л воды. Для этого можно использовать удельную теплоемкость воды, которая составляет около 4,18 Дж/(г*°C). Таким образом, для нагрева 1 г воды на 1 °C необходимо 4,18 Дж теплоты.
Для нагрева 1,5 л воды на ΔT градусов необходимо:
Q_воды = 1,5 кг * 4,18 Дж/(г*°C) * ΔT
При этом половина теплоты, выделившейся при сжигании керосина, будет использована для нагрева воды, то есть:
Q_использованная = 0,5 * Q = 0,1075 МДж
Таким образом, можно записать уравнение:
Q_использованная = Q_воды
0,1075 МДж = 1,5 кг * 4,18 Дж/(г*°C) * ΔT
Отсюда можно выразить ΔT:
ΔT = 0,1075 МДж / (1,5 кг * 4,18 Дж/(г*°C)) ≈ 16,2 °C
Таким образом, при сжигании 5 г керосина можно нагреть 1,5 л воды с 20 °C до примерно 36,2 °C. Если попытаться нагреть воду до более высокой температуры, то потребуется больше керосина или другого источника тепла.
