Определите КПД спиртовки, если для нагревания 100г воды от температуры 20°С до температуры 90"С сожгли 5г спирта
Для определения коэффициента полезного действия (КПД) спиртовки, необходимо сначала рассчитать количество тепла, которое передается воде, и затем определить, сколько энергии было получено от сжигания спирта.
Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева воды. Используем формулу:
\[ Q = mc\Delta T \]
где:
- \( m \) — масса воды (в данном случае 100 г = 0,1 кг),
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (приблизительно 4200 Дж/кг·°С),
- \( \Delta T \) — изменение температуры (90 °C - 20 °C = 70 °C).
Подставим данные в формулу:
\[ Q = 0,1 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/кг·°С} \cdot 70 \, \text{°С} \] \[ Q = 0,1 \cdot 4200 \cdot 70 = 29400 \, \text{Дж} \]
Определим количество энергии, полученной от сжигания спирта. Удельная теплота сгорания спирта (этанола) примерно равна 30 МДж/кг (или 30000 кДж/кг). Сначала переведем граммы в килограммы:
У нас 5 г спирта, что равно 0,005 кг. Теперь можно рассчитать:
\[ E = m \cdot Q_{сгорания} \] \[ E = 0,005 \, \text{кг} \cdot 30000 \, \text{кДж/кг} \] \[ E = 0,005 \cdot 30000 = 150 \, \text{кДж} = 150000 \, \text{Дж} \]
Теперь найдем КПД спиртовки. КПД определяется по формуле:
\[ КПД = \frac{Q_{полученное}}{Q_{вложенное}} \cdot 100\% \]
Подставим все данные:
\[ КПД = \frac{29400 \, \text{Дж}}{150000 \, \text{Дж}} \cdot 100\% \] \[ КПД = \frac{29400}{150000} \cdot 100\% \] \[ КПД \approx 19.6\% \]
Таким образом, КПД спиртовки составляет примерно 19.6%. Это означает, что около 19.6% энергии, полученной от сжигания спирта, используется для нагрева воды.
