Какая масса спирта сгорела при нагревании стеклянной пробирки, которая весит 100 г, с водой массой 200 г, от t1=20

Перед тем, как решить данную задачу, важно понять, какие процессы происходят при нагревании пробирки с водой и спиртом.

В начале у нас есть только стеклянная пробирка и вода. Мы будем нагревать эту систему с t1=20°C до температуры кипения воды, которая равна 100°C. При этом стеклянная пробирка также нагревается.

Сначала рассчитаем количество теплоты, которое нужно перенести для нагревания воды и стеклянной пробирки.

Для этого воспользуемся формулой:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Для воды:

m1 = 200 г (масса воды),
c1 = 4200 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость воды),
ΔT1 = (100 - 20)°C = 80°C (разница в температуре до кипения).

Q1 = m1 * c1 * ΔT1.

Для стеклянной пробирки:

m2 = 100 г (масса пробирки),
c2 = 840 Дж/(кг*°C) (удельная теплоемкость стекла),
ΔT2 = (100 - 20)°C = 80°C (разница в температуре до кипения).

Q2 = m2 * c2 * ΔT2.

Теперь рассчитаем количество теплоты, которое мы должны ввести в систему спиртом.

Спирт в кипящем состоянии будет иметь температуру 100°C, что означает, что его начальная температура равна температуре кипения, а его конечная температура равна температуре кипения.

m3 - неизвестная масса спирта, которая сгорает,
q = 27 МДж/кг (удельная теплота сгорания спирта),
ΔT3 = 100°C - 100°C = 0°C (разница температур).

Q3 = m3 * q * ΔT3.

Так как КПД равно 35%, значит, только 35% теплоты, полученной от сгорания спирта, переходит в систему. Величина КПД измеряется в долях единицы. Чтобы перевести КПД в десятичную дробь, нужно разделить его на 100.

Итак, корректируем количество теплоты, полученное от сгорания спирта:

Q3 = Q3 * КПД = m3 * q * ΔT3 * (КПД / 100).

Теперь найдем суммарное количество теплоты:

Q = Q1 + Q2 + Q3.

Так как спирт сгорает и тепло уходит из системы, то сумма теплоотдач воды и пробирки будет равняться суммарному теплоприобретению спирта:

Q1 + Q2 = Q3.

m1 * c1 * ΔT1 + m2 * c2 * ΔT2 = m3 * q * ΔT3 * (КПД / 100).

Теперь мы можем решить это уравнение относительно m3:

m3 = (m1 * c1 * ΔT1 + m2 * c2 * ΔT2) / (q * ΔT3 * (КПД / 100)).

Подставим известные значения:

m3 = (200 г * 4200 Дж/(кг*°C) * 80°C + 100 г * 840 Дж/(кг*°C) * 80°C) / (27 МДж/кг * 0°C * (35 / 100)).

Выразим результат в граммах, округлив его до целого числа:

m3 ≈ 19 грамм.

Итак, при нагревании стеклянной пробирки с водой весом 200 г от температуры 20°C до кипения на спиртовке с КПД 35%, около 19 грамм спирта сгорит.