Вопрос школьника
Какова масса воды, которую можно нагреть от 20 °С до температуры кипения за счет энергии, полученной при сжигании 0,5 л керосина? Потери энергии не учитывайте.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать теплоту сгорания керосина и теплоемкость воды.
Теплота сгорания керосина составляет около 43 МДж/кг. Однако в задаче дано количество керосина в литрах, поэтому необходимо знать его плотность. Плотность керосина составляет около 0,8 г/мл, что равно 800 кг/м³. Таким образом, масса керосина, содержащегося в 0,5 л, равна:
масса керосина = плотность × объем = 800 кг/м³ × 0,5 л = 0,4 кг
Теперь можно рассчитать количество теплоты, выделяющейся при сжигании этого количества керосина:
количество теплоты = теплота сгорания × масса керосина = 43 МДж/кг × 0,4 кг = 17,2 МДж
Для нагрева воды необходимо знать ее массу и теплоемкость. Предположим, что имеется 1 кг воды. Тогда для нагрева ее от 20 °С до температуры кипения (100 °С) необходимо:
количество теплоты = масса × теплоемкость × изменение температуры
где теплоемкость воды составляет около 4,18 Дж/(г·°C). Изменение температуры равно 80 °C (100 °С — 20 °С). Таким образом, масса воды, которую можно нагреть от 20 °С до температуры кипения за счет энергии, полученной при сжигании 0,5 л керосина, равна:
масса воды = количество теплоты / (масса × теплоемкость × изменение температуры) = 17,2 МДж / (1 кг × 4,18 Дж/(г·°C) × 80 °C) ≈ 51,8 кг
Таким образом, можно нагреть около 51,8 кг воды от 20 °С до температуры кипения за счет энергии, полученной при сжигании 0,5 л керосина.
