Теплота сгорания и тепловое равновесие
Question 1: Which type of fuel has the highest specific combustion heat? Question 2: In a calorimeter containing
Question 1: Which type of fuel has the highest specific combustion heat?
Question 2: In a calorimeter containing 0.5 kg of water at a temperature of 4ºC, 0.1 kg of boiling water was added. Find the temperature in the calorimeter after the establishment of thermal equilibrium.
Question 3: Determine the amount of heat released during the combustion of 0.2 mg of hydrogen. The specific heat of hydrogen combustion is 120 MJ/kg.
Question 4: What mass of water (in kg) can be heated from 0ºC to 100ºC by burning 0.3 kg of natural gas?
Question 2: In a calorimeter containing 0.5 kg of water at a temperature of 4ºC, 0.1 kg of boiling water was added. Find the temperature in the calorimeter after the establishment of thermal equilibrium.
Question 3: Determine the amount of heat released during the combustion of 0.2 mg of hydrogen. The specific heat of hydrogen combustion is 120 MJ/kg.
Question 4: What mass of water (in kg) can be heated from 0ºC to 100ºC by burning 0.3 kg of natural gas?
29.11.2023 10:06
Написать свой ответ:
Объяснение:
1. Специфическая теплота сгорания - это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы вещества. Она измеряется в джоулях на грамм. Таким образом, чем выше значение специфической теплоты сгорания, тем больше теплоты выделяется при сгорании данного топлива.
2. Для решения задачи с калориметром сначала необходимо учесть массу воды и массу кипящей воды, затем использовать закон сохранения энергии теплообмена. Уравнение, которое описывает теплообмен, выглядит следующим образом: масса1 * специфическая теплоемкость1 * (температура1 - искомая температура) = масса2 * специфическая теплоемкость2 * (исходная температура - искомая температура). Решив это уравнение, можно найти искомую температуру.
3. Для нахождения количества выделяющейся теплоты при сгорании 0,2 мг водорода, нужно умножить массу водорода на его специфическую теплоту сгорания. Результат будет выражен в мегаджоулях.
4. Для решения задачи о нагреве воды с помощью сжигания 0,3 кг природного газа, необходимо использовать уравнение теплового равновесия: масса топлива * специфическая теплота сгорания топлива = масса воды * специфическая теплоемкость воды * изменение температуры. Решив уравнение относительного изменения температуры, можно найти требуемую массу воды.
Демонстрация:
1. Вариант ответа на вопрос 1: Тип топлива с наибольшей специфической теплотой сгорания - это плутоний.
2. Вариант ответа на вопрос 2: Температура в калориметре после установления теплового равновесия составит 100ºC.
3. Вариант ответа на вопрос 3: Количество выделяющейся теплоты при сгорании 0,2 мг водорода составит 24 МДж.
4. Вариант ответа на вопрос 4: Масса воды, которую можно нагреть от 0ºC до 100ºC, сжигая 0,3 кг природного газа, составит 125 кг (округленно).
Совет:
- При решении задач, связанных с теплотой сгорания и тепловым равновесием, важно внимательно считывать условия задачи и приводить все величины к одним единицам измерения.
- При решении задач можно использовать уравнение теплового равновесия для связи массы и изменения температуры.
Дополнительное упражнение:
Найдите количество выделяющейся теплоты при сгорании 0,5 г метана, если его специфическая теплота сгорания составляет 55,5 кДж/г.
Объяснение:
1) Специфическая теплота сгорания - это количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы массы вещества. Самые высокие значения специфической теплоты сгорания имеют водород и метан (главный компонент природного газа).
2) Чтобы найти конечную температуру в калориметре, мы можем использовать закон сохранения энергии. Сначала рассчитаем количество тепла, переданного от кипящей воды к остывающей воде. Затем выразим это количество тепла через изменение температуры и массы воды в калориметре. После установления теплового равновесия, температура в калориметре будет одинаковой.
3) Для определения количества выделившегося тепла при сгорании водорода, нам нужно умножить массу вещества на его специфическую теплоту сгорания.
4) Для вычисления массы воды, которую можно нагреть при сжигании определенного количества природного газа, мы можем использовать выражение для количества тепла, выделяющегося при сгорании газа.
Дополнительный материал:
1) Специфическая теплота сгорания метана (главного компонента природного газа) составляет около 55,5 MJ/kg, что является наивысшим значением среди различных видов топлива.
2) Для расчета температуры в калориметре после установления теплового равновесия, нам необходимо учесть количество тепла, переданного от кипящей воды к остывающей воде. Например, если калориметр содержит 0,5 кг воды при 4ºС, и мы добавляем 0,1 кг кипящей воды, то конечная температура в калориметре будет равна равному значению температуры при кипении воды.
3) При сгорании 0,2 мг водорода выделяется 24 MJ тепла (120 MJ/kg * 0,2 mg).
4) Для расчета массы воды, которую можно нагреть от 0ºС до 100ºС, сжигая 0,3 кг природного газа, мы можем использовать специфическую теплоту сгорания природного газа и выразить массу воды через количество выделившегося тепла.
Совет: При изучении термохимии полезно разобраться в основных понятиях, таких как специфическая теплота сгорания, закон сохранения энергии и единицы измерения. Также полезным будет проведение практических экспериментов с использованием калориметра для измерения количества выделяемого тепла.
Задание: Сколько тепла выделится при сгорании 1 кг углеводорода, если его специфическая теплота сгорания составляет 50 MJ/kg?