Питання №1: Який з видів пального має найвищу питому теплоту згоряння? Питання №2: У калориметр, у якому є 0,5 кг води

Питання №1: Який з видів пального має найвищу питому теплоту згоряння?

Питома теплота згоряння палива визначається кількістю теплоти, що виділяється при повному окисненні одиниці маси палива. Чим більше питома теплота згоряння, тим більше теплоти виділяється при згорянні однакової маси різних видів палива.

Найвищу питому теплоту згоряння має водень (H2), який має питому теплоту згоряння в 120 МДж/кг. Це означає, що 1 кілограм водню виділяє 120 мегаджоулів теплоти під час згоряння.

Питання №2: У калориметр, у якому є 0,5 кг води при температурі 4ºC, додали воду, яка закипіла та має масу 0,1 кг. Яка буде тепература в калориметрі після досягнення теплової рівноваги?

Для вирішення цієї задачі використаємо закон збереження енергії. У системі калориметра немає обміну теплом з навколишнім середовищем. Тому можна вважати, що сума теплот, що виділяються та поглинаються, буде дорівнювати нулеві.

Спочатку визначимо кількість теплоти, яку виділить 0,1 кг води під час конденсації. Для цього використаємо сполучення \(Q = m \cdot L\), де \(m\) - маса речовини, а \(L\) - латентна теплота конденсації. Для води \(L = 2260 \, \text{кДж/кг}\).

\(Q = 0,1 \, \text{кг} \cdot 2260 \, \text{кДж/кг} = 226 \, \text{кДж}\)

Ця кількість теплоти звільниться в процесі досягнення теплової рівноваги, і буде поглинута 0,5 кг водою.

Тепер розглянемо збільшення температури об"єму води в калориметрі. Для цього використаємо сполучення \(Q = mc\Delta T\), де \(m\) - маса речовини, \(c\) - питома теплоємність речовини, \(\Delta T\) - зміна температури.

Теплоємність води \(c = 4,186 \, \text{кДж/(кг \cdot ºC)}\), а зміна температури \(\Delta T\) - невідома.

Підставимо відомі значення до сполучення:

\(226 \, \text{кДж} = 0,5 \, \text{кг} \cdot 4,186 \, \text{кДж/(кг \cdot ºC)} \cdot \Delta T\)

Після розв"язання цього рівняння отримаємо значення \(\Delta T\), яке є зміною температури води і калориметра. Це буде відповідь на питання №2.

Питання №3: Яка кількість тепла вилітує під час згоряння 0,2 г водню? Питома теплота згоряння водню дорівнює 120 МДж/кг.

Кількість тепла, яка вилітає під час згоряння водню, можна визначити за допомогою сполучення \(Q = m \cdot q\), де \(m\) - маса речовини, а \(q\) - питома теплота згоряння речовини.

Маса водню \(m = 0,2 \, \text{г} = 0,0002 \, \text{кг}\), а питома теплота згоряння водню \(q = 120 \, \text{МДж/кг} = 120000 \, \text{кДж/кг}\).

Підставимо відомі значення до сполучення:

\(Q = 0,0002 \, \text{кг} \cdot 120000 \, \text{кДж/кг} = 24 \, \text{кДж}\)

Отже, під час згоряння 0,2 г водню виділяється 24 кілоджоулі теплоти.

Питання №4: Яка маса води (у кг) може бути нагріта від 0ºС до 100ºС при спалюванні 0,3 кг природного газу?

Для вирішення цієї задачі використаємо теорію теплопередачі. Кількість тепла, що поглинається або виділяється тілом, можна обчислити за допомогою сполучення \(Q = mc\Delta T\), де \(m\) - маса речовини, \(c\) - питома теплоємність речовини, \(\Delta T\) - зміна температури.

Для води \(c = 4,186 \, \text{кДж/(кг \cdot ºC)}\), маса природного газу \(m = 0,3 \, \text{кг}\), а зміна температури \(\Delta T = 100ºC - 0ºC = 100ºC\).

Підставимо відомі значення до сполучення:

\(Q = 0,3 \, \text{кг} \cdot 4,186 \, \text{кДж/(кг \cdot ºC)} \cdot 100ºC\)

Після розв"язання цього рівняння отримаємо відповідь на питання №4 - масу води.