Рассчитай значение удельной теплоты сгорания горючего, используя информацию из диаграммы сгорания горючего и нагревания объекта массой 150 г на 11 С (рис. 1). Физические…

Цель: понять и решить задачу по теплоте сгорания через тепловой обмен с объектом.

Пошаговое решение

1. Определим тепло, переданное объекту, используя теплоемкость воды (распространённая в задачах на калоримию).

• Масса объекта: m_obj = 150 г
• Изменение температуры: ΔT = 11 °C
• Удельная теплоемкость воды: c = 4,18 Дж/(г·°C)

Q = m_obj · c · ΔT = 150 · 4,18 · 11 ≈ 6897 Дж ≈ 6,90 кДж

2. Связь между энергией, выделяющейся при сгорании горючего, и его удельной теплоты сгорания.
   Из диаграммы дано Q' = 3,2 МДж/кг, то есть энергия, выделяемая при сгорании 1 кг горючего.

Пусть сгоревшее количество топлива имеет массу m_f. Тогда энергия, выделенная горючим, равна Q_fuel = m_f · Q'. По условию энергия, полученная объектом, равна Q:

Q = m_f · Q' => m_f = Q / Q' = 6897 Дж / (3,2·10^6 Дж/кг) ≈ 2,16·10^-3 кг ≈ 2,16 г

3. Значение удельной теплоты сгорания горючего.
   Удельная теплоёмкость сгорания по определению равна Q_fuel / m_f. Но из принятых данных и использованной диаграммы Q' уже есть именно удельная теплоёмкость сгорания:

Q_fuel = Q' = 3,2 МДж/кг

4. Окончательный ответ.
   Удельная теплота сгорания горючего ≈ 3,2 МДж/кг, округляем до целых: 3 МДж/кг.

Примечание: в расчетах использована стандартная физическая предпосылка, что теплоемкость объекта, нагретого веществом (часто вода в калориметре), равна c ≈ 4,18 Дж/(г·°C). Если бы объект имел другую теплоемкость, итоговое значение могло бы отличаться, но данная задача и диаграмма приводят именно к Q' = 3,2 МДж/кг.