На якій спиртівці, з ККД у 25%, проводилося нагрівання калориметра за допомогою шматочка льоду вагою 50 г? Початкова

План решения задачи:
1. Определить количество теплоты, которое передается от шматочка льда к воде в калориметре.
2. Рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева воды от начальной температуры до конечной температуры.
3. Определить массу вещества, которое содержится в шматочке льда.
4. Рассчитать количество теплоты, поглощаемое шматочком льда при его плавлении.
5. Сравнить количество переданной теплоты от шматочка льда к воде с количеством теплоты, необходимым для нагрева воды.
6. Определить тип спиртовки с заданным ККД.

Шаг 1: Определение передаваемой теплоты от шматочка льда к воде в калориметре

Для этого воспользуемся формулой теплопередачи:

\(\Delta Q = m \cdot c \cdot \Delta T\)

Где:
\(\Delta Q\) - количество теплоты,
\(m\) - масса вещества,
\(c\) - удельная теплоемкость вещества,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Так как лед плавится при температуре 0 °C, а вода образовалась при температуре \(T\), то \(\Delta T = T - 0 = T\).

Подставляем известные значения в формулу:

\(\Delta Q_1 = 50 \, г \cdot 333 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot T\)

Шаг 2: Расчет количества теплоты для нагрева воды

Для этого также воспользуемся формулой теплопередачи:

\(\Delta Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T\)

Теперь изменение температуры будет равно \(100^\circ C - T\).

\(\Delta Q_2 = m \cdot 4186 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot (100 - T)\)

Шаг 3: Определение массы вещества в шматочке льда

Так как лед имеет плотность 0.92 г/см³, то массу льда можно рассчитать как объем, умноженный на плотность:

\(m = \frac{V}{\rho}\)

Объем льда равен массе льда, деленной на его плотность:

\(V = \frac{m}{\rho}\)

\(V = \frac{50 \, г}{0.92 \, \frac{г}{см³}}\)

Массу вещества в шматочке льда можно рассчитать, умножив его объем на плотность:

\(m = V \cdot \rho\)

\(m = \frac{50 \, г}{0.92 \, \frac{г}{см³}} \cdot 0.92 \, \frac{г}{см³}\)

Шаг 4: Определение количества теплоты, поглощаемого шматочком льда при плавлении

Для этого воспользуемся формулой:

\(\Delta Q_3 = m \cdot L_f\)

Где:
\(\Delta Q_3\) - количество теплоты, поглощаемое шматочком льда при плавлении,
\(L_f\) - удельная теплота плавления.

Удельную теплоту плавления можно найти в таблицах источников или использовать значение \(334 \, \frac{кДж}{кг}\).

\(\Delta Q_3 = 50 \, г \cdot 334 \, \frac{кДж}{кг}\)

Шаг 5: Сравнение количества переданной теплоты от льда к воде с количеством теплоты, необходимым для нагрева воды

\(\Delta Q_1 + \Delta Q_3 = \Delta Q_2\)

\(50 \, г \cdot 333 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot T + 50 \, г \cdot 334 \, \frac{кДж}{кг} = m \cdot 4186 \, \frac{Дж}{кг \cdot °С} \cdot (100 - T)\)

(Продолжение в следующем сообщении)