Питання №1: Який вид палива має найвищу питому теплоту згорання? Питання №2: Яка буде температура в калориметрі після

Zagadochnyy_Peyzazh

33

Питання №1: Для визначення палива з найвищою питомою теплотою згоряння, порівняємо значення питомих теплот згоряння різних видів палива. Питома теплота згоряння вимірюється в МДж/кг і вказує, скільки енергії виділяється під час повного згорання 1 кілограма палива.

Наприклад, значення питомих теплот згоряння кількох різних видів палива можуть бути такими:

- Вугілля: 32 МДж/кг
- Нафта: 42 МДж/кг
- Природний газ: 55 МДж/кг
- Бензин: 47 МДж/кг

Таким чином, вид палива, який має найвищу питому теплоту згорання, є природний газ з питомою теплотою згоряння 55 МДж/кг.

Питання №2: Для розрахунку температури після доналивання киплячої води до калориметру, використаємо рівняння теплового балансу. Воно висловлює принцип збереження енергії, де кількість переданої теплоти рівна кількості отриманої теплоти.

Запишемо це рівняння:
\[
m_{1} \cdot c_{1} \cdot \Delta t_{1} + m_{2} \cdot c_{2} \cdot \Delta t_{2} = 0
\]

де \(m_1\) та \(c_1\) - маса та питома теплоємність води в калориметрі, \(\Delta t_1\) - зміна температури води в калориметрі, \(m_2\) та \(c_2\) - маса та питома теплоємність доданої киплячої води, \(\Delta t_2\) - зміна температури доданої води.

Припустимо, що маса і питома теплоємність води в калориметрі є 0,5 кг і 4,18 \(\frac{\text{кДж}}{\text{кг} \cdot \text{ºC}}\) відповідно. Маса киплячої води дорівнює \(m_2\), а зміна температури доданої води необхідно знайти.

Підставляючи відомі значення в рівняння, отримаємо:
\[
0,5 \cdot 4,18 \cdot \Delta t_1 + m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta t_2 = 0
\]

Оскільки кипляча вода не має зміни температури (\(\Delta t_2 = 0\)), ми можемо спростити рівняння:
\[
0,5 \cdot 4,18 \cdot \Delta t_1 = 0
\]
\[
2,09 \cdot \Delta t_1 = 0
\]

Отримуємо, що зміна температури води в калориметрі, \(\Delta t_1\), дорівнює нулю. Таким чином, температура після доналивання киплячої води до калориметру буде залишатися незмінною при 4ºC.

Питання №3: Для розрахунку кількості виділеної теплоти під час спалювання 0,2 мг водню, використаємо формулу:
\[
Q = m \cdot q
\]

де \(Q\) - кількість виділеної теплоти (в Дж), \(m\) - маса палива (в кг), \(q\) - питома теплота згоряння (в Дж/кг).

Відомо, що маса водню дорівнює 0,2 мг, а питома теплота згоряння водню дорівнює 120 МДж/кг. Замінюючи ці значення в формулу, отримаємо:
\[
Q = 0,0002 \cdot 120 \cdot 10^6 = 24 \cdot 10^3 \, \text{Дж} = 24 \, \text{кДж}
\]

Отже, під час спалювання 0,2 мг водню виділяється 24 кілоджоулі теплоти.

Питання №4: Для розрахунку маси води, яку можна підігріти від 0ºC до 100ºC, використаємо формулу:

\[
Q = m \cdot c \cdot \Delta t
\]

де \(Q\) - кількість виділеної теплоти (в Дж), \(m\) - маса води (в кг), \(c\) - питома теплоємність води (в \(\frac{\text{кДж}}{\text{кг} \cdot \text{ºC}}\)), \(\Delta t\) - зміна температури (в ºC).

Відомо, що маса природного газу дорівнює 0,3 кг, а питома теплоємність води рівна 4,18 \(\frac{\text{кДж}}{\text{кг} \cdot \text{ºC}}\). Оскільки воду потрібно підігріти від 0ºC до 100ºC (\(\Delta t = 100ºC\)), замінюючи відомі значення в формулу, отримаємо:

\[
Q = 0,3 \cdot 4,18 \cdot 100 = 1254 \, \text{кДж}
\]

Отже, для підігріву маси води в 0,3 кг виділяється 1254 кілоджоулів теплоти.