Определить, сколько каменного угля требуется для плавления 1 кг меди при температуре 85 градусов Цельсия

  • 21
Определить, сколько каменного угля требуется для плавления 1 кг меди при температуре 85 градусов Цельсия, при предположении, что всё выделенное при полном сгорании каменного угля тепло используется для нагрева и плавления меди.
Druzhok
11
Для решения данной задачи, нам потребуется использовать закон сохранения тепла и данную формулу:

Qугля=Qмеди+Qнагрева,

где Qугля - количество выделенного тепла от сгорания каменного угля,
Qмеди - количество тепла, необходимое для нагрева и плавления меди,
Qнагрева - количество выделенного тепла при полном сгорании каменного угля.

Для начала найдем количество тепла, необходимое для нагрева и плавления меди.

Для этого воспользуемся формулой:

Qмеди=mcΔT,

где m - масса меди, ΔT - изменение температуры, а c - удельная теплоемкость меди.

Удельная теплоемкость меди составляет около 390 Дж/кг·С.

Таким образом, подставив значения в формулу, получим:

Qмеди=1кг390Дж/кг·С(850)градусов Цельсия.

Qмеди=1кг390Дж/кг·С85градусов Цельсия.

Qмеди=33150Дж.

Теперь найдем количество выделенного тепла при полном сгорании каменного угля.

Данный процесс характеризуется образованием оксида углерода (CO) и оксида углерода (CO2). При этом выделяется определенное количество энергии, которое можно найти с помощью химических уравнений и используя данные по тепловому эффекту сгорания.

Реакция сгорания каменного угля (углерода):

C+O2CO2, ΔH=393,5кДж/моль.

Реакция образования оксида углерода:

2C+O22CO, ΔH=221,8кДж/моль.

Тепловой эффект сгорания каменного угля равен разности энергии образования оксида углерода и оксида углерода:

ΔHугля=(2ΔHCO)(ΔHCO2),

где ΔHугля - тепловой эффект сгорания угля,
ΔHCO - тепловой эффект образования оксида углерода,
ΔHCO2 - тепловой эффект образования оксида углерода.

Данные значения приведены в кДж/моль.

Теперь, чтобы найти количество выделенного тепла при полном сгорании 1 кг каменного угля, необходимо разделить тепловой эффект сгорания каменного угля на молярную массу углерода (12 г/моль) и умножить на массу каменного угля (1 кг):

Qнагрева=ΔHугля12г/моль1кг.

Подставляя значения, получим:

Qнагрева=(221,8кДж/моль)12г/моль1кг.

Qнагрева=18,48кДж.

Теперь, используя полученные значения, можем найти количество выделенного тепла от сгорания каменного угля:

Qугля=Qмеди+Qнагрева.

Qугля=33150Дж+(18,48кДж).

Для выполнения арифметических действий, приведем значение теплового эффекта сгорания каменного угля к Дж, умножив на 1000:

Qурны=33150Дж+(18,48кДж)(1000Дж/кДж).

Qурны=33150Дж18480Дж.

Qурны=14670Дж.

Таким образом, при полном сгорании каменного угля выделяется 14 670 Дж тепла.

Я надеюсь, что это подробное объяснение помогло вам понять решение задачи. Если у вас возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать!