5. На керосиновой горелке нагревали воду массой m1 = 5,0 кг от температуры t = 20 °С до кипения. Определите потери теплоты в окружающую среду, если масса сгоревшего керосина m2 = 60 г. (Удельная теплота сгорания керосина q = 43удельная теплоемкость воды с = 4,2 • 103 Дж кг кг.С температура кипения воды t=100°C)
Для решения данной задачи сначала найдем, сколько тепла передаст сгоревший керосин воде, чтобы она нагрелась до точки кипения.
Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
Формула для количества теплоты \( Q \) выглядит так: \[ Q = m_1 \cdot c \cdot \Delta t \] где:
- \( m_1 = 5,0 \, \text{кг} \) (масса воды),
- \( c = 4,2 \cdot 10^3 \, \text{Дж/(кг·°C)} \) (удельная теплоемкость воды),
- \( \Delta t = t_{конечное} - t_{начальное} = 100 \, °C - 20 \, °C = 80 \, °C \)
Подставим значения в формулу: \[ Q = 5,0 \cdot 4,2 \cdot 10^3 \cdot 80 \]
Вычисляем: \[ Q = 5,0 \cdot 4,2 \cdot 8 \cdot 10^3 = 1680 \cdot 10^3 \, \text{Дж} = 1,68 \cdot 10^6 \, \text{Дж} \]
Определим количество теплоты, выделяемое при сгорании керосина:
Удельная теплота сгорания керосина \( q = 43 \, \text{МДж/кг} = 43 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг} \). Масса сгоревшего керосина \( m_2 = 60 \, \text{г} = 0,06 \, \text{кг} \).
Количество теплоты, полученное от сгорания керосина: \[ Q_{керосина} = m_2 \cdot q = 0,06 \cdot 43 \cdot 10^6 \]
Вычисляем: \[ Q_{керосина} = 0,06 \cdot 43 \cdot 10^6 = 2,58 \cdot 10^6 \, \text{Дж} \]
Теперь определим потери теплоты в окружающую среду:
Для этого просто сравним \( Q \) и \( Q_{керосина} \): \[ \text{Потери теплоты} = Q_{керосина} - Q \]
Подставим найденные значения: \[ \text{Потери теплоты} = 2,58 \cdot 10^6 - 1,68 \cdot 10^6 = 0,90 \cdot 10^6 \, \text{Дж} = 900 \, \text{кДж} \]
Таким образом, потери теплоты в окружающую среду составляют 900 кДж.
