В медной чашке массой 200г на спиртоыкк нагревают 500мл воды от 15 до 95°С, расходуя на это 13,2г спирта.Определите по этим данныи КПД спиртовки Решение
Для решения этой задачи нам необходимо рассчитать КПД (коэффициент полезного действия) спиртовки, используя данные о массе спирта, массе чашки и количестве нагреваемой воды.
Расчет количества тепла, необходимого для нагрева воды:
Используем формулу для тепла \( Q = mc\Delta T \), где:
- \( m \) — масса воды,
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (приблизительно \( 4,18 \, \text{Дж/(г·°C)} \)),
- \( \Delta T \) — изменение температуры.
Масса 500 мл воды равна 500 г, а изменение температуры \( \Delta T = 95 °C - 15 °C = 80 °C \).
Подставляем значения в формулу: \[ Q_{\text{вода}} = 500 \, \text{г} \times 4,18 \, \text{Дж/(г·°C)} \times 80 \, °C = 167200 \, \text{Дж} \]
Расчет количества тепла, выделяемого при сгорании спирта:
Нужно знать теплотворную способность спирта (например, для этилового спирта она составляет примерно \( 30 \, \text{МДж/кг} \)).
Определяем массу спирта в кг: \[ m_{\text{спирта}} = \frac{13,2 \, \text{г}}{1000} = 0,0132 \, \text{кг} \]
Теперь рассчитываем тепло, выделяемое при сгорании: \[ Q_{\text{спирт}} = 0,0132 \, \text{кг} \times 30 \, \text{МДж/кг} = 0,396 \, \text{МДж} = 396000 \, \text{Дж} \]
Расчет КПД:
КПД рассчитывается как отношение полезной энергии (в нашем случае — тепла, необходимого для нагрева воды) к энергии, затраченной на это (тепло, выделяемое спиртом): \[ \text{КПД} = \frac{Q_{\text{вода}}}{Q_{\text{спирт}}} \times 100\% \] Подставляем значения: \[ \text{КПД} = \frac{167200 \, \text{Дж}}{396000 \, \text{Дж}} \times 100\% \approx 42,14\% \]
Таким образом, КПД спиртовки составляет приблизительно 42,14%.
