Какое количество спирта будет потеряно в спиртовой горелке после того, как 20 г нафталина тает в алюминиевом сосуде

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется знать некоторые физические свойства нафталина и спирта, а также применить законы сохранения энергии и массы.

Дано:
Масса нафталина (m1) = 20 г
Масса алюминиевого сосуда (m2) = 50 г
Начальная температура (T1) = 15 °С
КПД установки (η) = 100% (это означает, что энергия, выделяющаяся при сгорании нафталина, полностью преобразуется в тепло)

Чтобы решить задачу, мы должны вычислить количество спирта, которое будет потеряно в спиртовой горелке.

Первым шагом будет вычисление энергии, выделяющейся при сгорании нафталина. Для этого мы воспользуемся следующим уравнением реакции сгорания нафталина:

C10H8 + 12O2 → 10CO2 + 4H2O

Из уравнения реакции мы видим, что при сгорании одной молекулы нафталина выделяется 1764 кДж энергии.

Для расчета количества вещества нафталина (n1), которое тает в алюминиевом сосуде, воспользуемся формулой:

n1 = m1 / M1

где m1 - масса нафталина (20 г), а M1 - молярная масса нафталина (128 г/моль).

n1 = 20 г / 128 г/моль = 0.156 моль

Далее, мы можем использовать законы сохранения энергии, чтобы найти количество энергии, переданное сосуду и спирту.

Сперва найдем количество энергии, переданное сосуду (Q1), используя следующую формулу:

Q1 = m2 * c * ΔT

где m2 - масса сосуда (50 г), c - удельная теплоемкость алюминия (0.897 J/г°C) и ΔT - изменение температуры, которое вычисляется как разница между конечной и начальной температурой.

ΔT = T - T1
ΔT = 0 - 15 °С = -15 °С

Так как у нас количества теплоты выражены в разных единицах (кДж и Дж), пересчитаем ΔT в Дж:

ΔT = -15 °C * 4.18 J / (г°C) = -62.7 Дж

Теперь, подставляя значения в формулу, получаем:

Q1 = 50 г * 0.897 J/г°C * (-62.7 Дж) = -2,217.75 Дж (отрицательный знак указывает на то, что сосуд передал энергию)

Количество энергии (Q1), переданное сосуду, составляет -2,217.75 Дж.

Так как КПД установки равен 100%, то эта энергия передается спирту. Теперь мы можем найти массу спирта (m3), которая была нагрета, используя следующее уравнение:

m3 * c * ΔT = Q1

где c - удельная теплоемкость спирта и ΔT - изменение температуры спирта.

Поскольку масса спирта (m3) ищется, мы можем переписать уравнение:

m3 = Q1 / (c * ΔT)

Теперь, подставляя значения:

m3 = -2,217.75 Дж / (c * ΔT)

Удельная теплоемкость спирта (c) составляет около 2.44 J/г°C.

Тогда:

m3 = -2,217.75 Дж / (2.44 J/г°C * ΔT)

m3 = -2,217.75 Дж / (2.44 J/г°C * -62.7 °С) = 14.98 г

Таким образом, количество спирта, потерянного в спиртовой горелке, равно 14.98 г.