Сколько спирта нужно сжечь, чтобы превратить 900 г воды, взятой при температуре кипения, в пар? Запишите ответ

Тема занятия: Тепловые процессы.

Объяснение:
Чтобы решить эту задачу, мы должны рассмотреть два тепловых процесса: нагревание воды до кипения и испарение воды.

Первый шаг - нагревание воды до кипения. Для этого мы можем использовать формулу:

Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, необходимое для нагревания воды, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Так как вода уже взята при температуре кипения, ΔT равно нулю.

Q1 = m * c * ΔT = 900 г * 4200 Дж/(кг·°С) * 0 °С = 0 Дж.

Второй шаг - испарение воды. Для этого мы используем формулу:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты, необходимое для испарения воды, m - масса воды, L - удельная теплота парообразования воды.

Теплота парообразования воды указана в кДж/кг, поэтому нам нужно перевести массу воды и теплоту парообразования в одни и те же единицы измерения.

1 кДж = 1000 Дж.
1 МДж = 1000 кДж.

Теплота парообразования воды составляет 2300 кДж/кг, так что мы можем перевести его в Дж/г:

2300 кДж/кг * 1000 Дж/кДж = 2300000 Дж/кг.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для испарения воды:

Q2 = m * L = 900 г * 2300000 Дж/кг = 2070000000 Дж.

Общее количество теплоты, необходимое для перевода 900 г воды в пар, будет равно сумме Q1 и Q2:

Q = Q1 + Q2 = 0 Дж + 2070000000 Дж = 2070000000 Дж.

Удельная теплота сгорания спирта равна 27 МДж/кг, что составляет 27000 кДж/кг. Теперь мы можем рассчитать количество спирта, которое необходимо сжечь для получения необходимого количества теплоты:

Q = m_спирта * L_спирта,

m_спирта * 27000 кДж/кг = 2070000000 Дж.

Раскрыв значение массы спирта, получаем:

m_спирта = 2070000000 Дж / 27000 кДж/кг ≈ 76667 г.

Ответ: Чтобы превратить 900 г воды, взятой при температуре кипения, в пар, необходимо сжечь около 76667 г спирта.

Совет: При решении задач по тепловым процессам важно внимательно следить за единицами измерения. Если единицы измерения разные, их необходимо привести к одному виду. Это поможет избежать ошибок в расчетах.

Закрепляющее упражнение:
Известно, что удельная теплоемкость железа равна 450 Дж/(кг·°C), а температура плавления железа составляет 1538 °C. Какое количество теплоты нужно подать, чтобы нагреть блок железа массой 2.5 кг с температуры 20 °C до температуры плавления? Ответ округлите до ближайшего целого числа.