Вопрос школьника
Сколько воды можно нагреть от 20 до 60 °С, если на ее нагревание пойдет половина энергии, полученной в результате сжигания 40 г каменного угля?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q1 = Q2
где Q1 — количество теплоты, выделившееся при сжигании 40 г каменного угля, Q2 — количество теплоты, необходимое для нагрева определенного количества воды от 20 до 60 °С.
Количество теплоты, выделившееся при сжигании 40 г каменного угля, можно вычислить по формуле:
Q1 = m * C * ΔT
где m — масса угля, C — удельная теплоемкость угля, ΔT — изменение температуры при сжигании угля.
Удельная теплоемкость угля принимается равной 0,24 кДж/(г*°С), а изменение температуры при сжигании угля равно 1000 °С (так как уголь сжигается при очень высокой температуре).
Тогда:
Q1 = 40 г * 0,24 кДж/(г*°С) * 1000 °С = 9600 кДж
Количество теплоты, необходимое для нагрева воды, можно вычислить по формуле:
Q2 = m * c * ΔT
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры воды.
Удельная теплоемкость воды принимается равной 4,18 кДж/(г*°С), а изменение температуры воды равно 40 °С (так как вода нагревается от 20 до 60 °С).
Тогда:
Q2 = m * 4,18 кДж/(г*°С) * 40 °С = 167,2 мДж
Так как на нагревание воды пойдет половина энергии, полученной при сжигании угля, то:
Q2 = Q1 / 2 = 9600 кДж / 2 = 4800 кДж
Теперь можно вычислить массу воды, которую можно нагреть от 20 до 60 °С:
m = Q2 / (c * ΔT) = 4800 кДж / (4,18 кДж/(г*°С) * 40 °С) ≈ 28,8 г
Таким образом, можно нагреть около 28,8 г воды от 20 до 60 °С, если на ее нагревание пойдет половина энергии, полученной в результате сжигания 40 г каменного угля.
