Яка кількість спирту потрібна, щоб довести до кипіння 200 г води, яка знаходиться при температурі 25°С? ККД спиртівки

Artemovna

70

Для решения данной задачи нам понадобится знание о теплотеобразовании и теплопроводности веществ.

Во-первых, для того чтобы довести воду до кипения, нам необходимо преодолеть теплоту парообразования. Теплоту парообразования воды обозначим как \(Q_1\) и она равна 40,7 кДж/моль.

Во-вторых, мы должны учесть, что при нагревании вода поглощает тепло. Это связано с понятием удельной теплоемкости, которая обозначается \(c\) и измеряется в кДж/(кг⋅°C). Для воды \(c = 4,18\) кДж/(кг⋅°C).

Для начала рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания 200 г воды с температуры 25°C до температуры кипения. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q_2 = mcΔt,\]

где
\(Q_2\) - количество теплоты,
\(m\) - масса воды,
\(c\) - удельная теплоемкость,
\(\Delta t\) - изменение температуры.

В нашем случае, \(m = 200\) г, \(c = 4,18\) кДж/(кг⋅°C), и \(\Delta t = 100 - 25 = 75\)°C.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[Q_2 = 200 \cdot 4,18 \cdot 75 = 62700\) кДж.

Теперь рассчитаем общее количество теплоты, необходимое для кипячения 200 г воды:

\[Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2.\]

Подставляя значения, получаем:

\[Q_{\text{общ}} = 40,7 + 62,7 = 103,4\) кДж.

Наконец, рассчитаем количество спирта, необходимого для нагревания воды до кипения. Для этого воспользуемся понятием ККД (коэффициент КПД) спиртовки. ККД обозначает эффективность превращения химической энергии спирта в тепловую энергию. Обычно ККД спиртовки составляет около 0,5 (или 50%).

То есть, общая энергия, необходимая для кипячения 200 г воды, равна:

\[E_{\text{спирт}} = \frac{Q_{\text{общ}}}{\text{ККД}}.\]

Подставляя значения, получаем:

\[E_{\text{спирт}} = \frac{103,4}{0,5} = 206,8\) кДж.

Таким образом, для того чтобы довести до кипения 200 г воды при температуре 25°C, необходимо около 206,8 кДж энергии.