При нагревании на спиртовке 200 г воды от температуры 20°С до 90°С было затрачено 6 г спирта. Определите КПД спиртовки
Для определения КПД спиртовки в данной задаче, нам нужно найти количество теплоты, необходимое для нагрева 200 г воды от 20 °C до 90 °C, и сравнить его с количеством энергии, высвобождаемой при сгорании спирта.
- Нахождение количества теплоты, необходимого для нагрева воды:
Формула для расчёта количества теплоты выглядит так:
\[ Q = mc\Delta t \]
где:
- \( Q \) — количество теплоты (в джоулях);
- \( m \) — масса воды (в кг);
- \( c \) — удельная теплоемкость воды (\( c = 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \));
- \( \Delta t \) — изменение температуры (в °C).
В нашем случае:
- \( m = 0.2 \, \text{кг} \) (поскольку 200 г = 0.2 кг);
- \( \Delta t = 90°С - 20°С = 70°С \).
Подставим значения в формулу:
\[ Q = 0.2 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 70 \, °C \]
\[ Q = 0.2 \times 4200 \times 70 = 58800 \, \text{Дж} \]
- Нахождение энергии, выделяемой при сгорании 6 г спирта:
Для расчёта этого значения нам нужно знать, сколько энергии выделяет 1 грамм спирта. Удельная теплота сгорания этанола (основной компонент спирта) составляет примерно \( 30 \, \text{МДж/кг} \) или \( 30 \, \text{кДж/г} \).
Таким образом, для 6 г спирта:
\[ Q_{спирт} = 6 \, \text{г} \times 30 \, \text{кДж/г} = 180 \, \text{кДж} = 180000 \, \text{Дж} \]
- Определение КПД:
КПД рассчитывается по формуле:
\[ \eta = \frac{Q}{Q_{спирт}} \times 100\% \]
Подставим найденные значения:
\[ \eta = \frac{58800}{180000} \times 100\% \]
\[ \eta \approx 32.67 \% \]
Таким образом, КПД спиртовки составляет примерно 32.67%.
