Вопрос школьника
Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
Ответ от учителя
Для расчета количества теплоты, выделяющейся при сгорании смеси бензина и спирта, необходимо знать их состав и теплоту сгорания каждого компонента.
Состав бензина и спирта может быть различным, но для упрощения расчетов будем считать, что бензин состоит только из октана (C8H18), а спирт — из этанола (C2H5OH).
Теплота сгорания октана составляет 5470 кДж/кг, а этанола — 1360 кДж/кг.
Для расчета количества теплоты, выделяющейся при сгорании смеси, необходимо определить массу каждого компонента. Для этого воспользуемся плотностями бензина и спирта, которые составляют соответственно 0,75 г/мл и 0,79 г/мл.
Масса бензина равна его объему, умноженному на плотность: 1,5 л * 0,75 г/мл = 1125 г.
Масса спирта равна его объему, умноженному на плотность: 0,5 л * 0,79 г/мл = 395 г.
Теперь можно определить массовую долю каждого компонента в смеси:
массовая доля бензина = 1125 г / (1125 г + 395 г) = 0,74
массовая доля спирта = 395 г / (1125 г + 395 г) = 0,26
Далее необходимо определить теплоту сгорания смеси. Для этого воспользуемся законом Гесса, согласно которому теплота сгорания смеси равна сумме теплот сгорания каждого компонента, умноженных на их массовые доли:
Q = Qбензина * массовая доля бензина + Qспирта * массовая доля спирта
Q = 5470 кДж/кг * 1125 г * 0,74 / 1000 г + 1360 кДж/кг * 395 г * 0,26 / 1000 г
Q = 4,06 кДж
Таким образом, при полном сгорании смеси бензина и спирта объемом 1,5 л и 0,5 л соответственно выделится 4,06 кДж теплоты.
