Вопрос школьника
Сжигая 800 г бензина, воду массой 50 кг нагревают от 20 °С до 100 °С, причем часть воды испаряется. Сколько воды испарилось, если 60 % энергии, выделившейся при сгорании бензина, передано воде?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. Энергия, выделившаяся при сгорании бензина, передалась воде и привела к ее нагреву и испарению.
Сначала найдем количество теплоты, выделившейся при сгорании 800 г бензина. Для этого воспользуемся теплотой сгорания бензина, которая равна 43 МДж/кг.
Масса сгоревшего бензина:
m = 800 г = 0,8 кг
Количество выделившейся теплоты:
Q = m * q = 0,8 кг * 43 МДж/кг = 34,4 МДж
Далее найдем количество теплоты, переданной воде. Для этого воспользуемся формулой:
Q = mcΔT + mL,
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры, L — теплота испарения воды.
Масса воды:
m = 50 кг
Изменение температуры:
ΔT = 100 °C — 20 °C = 80 °C
Удельная теплоемкость воды:
c = 4,18 кДж/(кг*°C)
Теплота испарения воды:
L = 2,26 МДж/кг
Теперь можно найти количество теплоты, переданной воде:
Q = mcΔT + mL
34,4 МДж = 50 кг * 4,18 кДж/(кг*°C) * 80 °C + m * 2,26 МДж/кг
34,4 МДж = 16,72 МДж + 2,26 МДж/кг * m
m = (34,4 МДж — 16,72 МДж) / (2,26 МДж/кг) = 7,9 кг
Таким образом, испарилось 7,9 кг воды.
Наконец, найдем долю испарившейся воды от общего количества:
x = m / 50 кг = 7,9 кг / 50 кг = 0,158
или
x = 15,8 %
Ответ: испарилось 7,9 кг воды, что составляет 15,8 % от общего количества.
