На якій концентрації спиртівки, ККД якої складає 25%, проводиться експеримент зі шматочком льоду масою

Vetka

20

Для решения этой задачи необходимо использовать термохимические соотношения, а именно закон сохранения энергии.

Вначале необходимо выразить данную задачу в формуле:

\(Q_{л} + Q_{в} = 0\),

где \(Q_{л}\) - количество тепла, поглощенное шматочком льда, \(Q_{в}\) - количество тепла, выделяющееся водой.

Поскольку мы знаем массу льда (50 г) и начальную температуру (0 °C), то можно использовать следующую формулу для вычисления количества поглощенного тепла:

\(Q_{л} = m \cdot c \cdot \Delta T\),

где \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 1 кал/г°C, поэтому заменим эту величину в формуле:

\(Q_{л} = 50 \cdot 1 \cdot (0 - (-10)) = 500\) кал.

Таким образом, шматочек льда поглотил 500 кал тепла.

Далее, вычислим количество выделяющегося тепла водой. Используем ту же формулу:

\(Q_{в} = m \cdot c \cdot \Delta T\).

Масса воды в калориметре можно рассчитать с помощью плотности воды, которая составляет около 1 г/см^3:

\(m_{в} = V_{в} \cdot \rho\).

Поскольку объем воды совпадает с объемом калориметра, мы получаем:

\(m_{в} = 50\) г.

Теперь мы можем вычислить количество выделяющегося тепла:

\(Q_{в} = 50 \cdot 1 \cdot (10 - 0) = 500\) кал.

Тепло, выделяющееся водой, также составляет 500 кал.

Таким образом, суммарное количество поглощенного тепла равно суммарному количеству выделяющегося тепла:

\(Q_{л} + Q_{в} = 500 + 500 = 1000\) кал.

Теперь, чтобы найти концентрацию спиртовки, воспользуемся определением ККД (коэффициент КПД), который равен отношению выделенного тепла к затраченной энергии:

\(\text{ККД} = \frac{Q_{в}}{(Q_{л} + Q_{в})} \cdot 100\).

Подставив значения, получим:

\(\text{ККД} = \frac{500}{1000} \cdot 100 = 50\%\).

Таким образом, концентрация спиртовки, при которой ККД составляет 25%, равна \(50\%\).

Надеюсь, ответ понятен и подробный. Если у вас есть еще какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать.