Ученики провели опыт с целью определения удельной теплоты сгорания спирта. Если масса спиртовки до опыта была 155

Роза

50

Для вычисления КПД (коэффициента полезного действия) спиртовки, необходимо знать изменение тепловой энергии, выводящейся наружу в результате сгорания спиртовки.

Для начала, найдем изменение тепловой энергии воды при нагревании. Для этого воспользуемся формулой:

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

Где:
\(\Delta Q\) - изменение тепловой энергии,
\(m\) - масса воды,
\(c\) - удельная теплоемкость воды,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

В нашем случае, масса воды составляет 100 г, удельная теплоемкость воды примерно равна 4.18 Дж/(г·°C), а изменение температуры равно 80 °C - 1 °C = 79 °C.

\[\Delta Q_{воды} = 100 \, \text{г} \cdot 4.18 \, \text{Дж/(г·°C)} \cdot 79 \, \text{°C} = 32962 \, \text{Дж}\]

Затем, найдем изменение тепловой энергии алюминиевого калориметра. Формула для этого будет следующей:

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

Где:
\(\Delta Q\) - изменение тепловой энергии,
\(m\) - масса калориметра,
\(c\) - удельная теплоемкость алюминия,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Масса калориметра составляет 50 г, а удельная теплоемкость алюминия примерно равна 0.897 Дж/(г·°C). Поскольку мы не знаем конкретное значение изменения температуры калориметра, предположим, что оно равно 0, поскольку калориметр долгое время находился в термодинамическом равновесии с окружающей средой.

\[\Delta Q_{калориметра} = 50 \, \text{г} \cdot 0.897 \, \text{Дж/(г·°C)} \cdot 0 \, \text{°C} = 0 \, \text{Дж}\]

Теперь найдем изменение массы спиртовки. Из условия задачи, масса спиртовки до опыта составляла 155 г, а после опыта - 153 г. То есть, изменение массы спиртовки равно:

\[\Delta m_{спиртовки} = 155 \, \text{г} - 153 \, \text{г} = 2 \, \text{г}\]

Для определения изменения теплоты сгорания спиртовки будем использовать формулу:

\[\Delta Q_{спирт} = \Delta m_{спиртовки} \cdot L\]

Где:
\(\Delta Q_{спирт}\) изменение теплоты сгорания,
\(\Delta m_{спиртовки}\) изменение массы спиртовки,
\(L\) - удельная теплота сгорания спирта.

Теперь нам необходимо найти удельную теплоту сгорания спирта. Предположим, что это этиловый спирт (спиртовка) - \(C_2H_5OH\). Удельная теплота сгорания этого вещества составляет около 30.0 Дж/г.

\[\Delta Q_{спирт} = 2 \, \text{г} \cdot 30.0 \, \text{Дж/г} = 60 \, \text{Дж}\]

Теперь можем найти КПД спиртовки. КПД определяется как отношение полезной работы (изменение тепловой энергии) к затраченной энергии (изменение теплоты сгорания):

\[\text{КПД} = \frac{\Delta Q_{воды} + \Delta Q_{калориметра}}{\Delta Q_{спирт}} \times 100\%\]

Подставим значения:

\[\text{КПД} = \frac{32962 \, \text{Дж} + 0 \, \text{Дж}}{60 \, \text{Дж}} \times 100\% = \frac{32962 \, \text{Дж}}{60 \, \text{Дж}} \times 100\% \approx 54936.67\%\]

Таким образом, коэффициент полезного действия спиртовки составляет около 54936.67%. Однако, поскольку КПД превышает 100%, это может быть результатом неточности или ошибки в проведении опыта, поскольку энергия не может быть создана из ничего. В реальности, КПД всегда меньше 100% из-за потерь энергии в виде тепла или других факторов.