Сколько воды можно нагреть на 80℃ с использованием 200 г спирта из школьной спиртовки, если на нагревание воды

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать некоторые понятия из химии и термодинамики. Давайте разберемся по шагам.

Шаг 1: Найдем количество тепла, выделившегося при горении спирта. Для этого мы будем использовать формулу:

\[
\text{Количество тепла} = \text{масса спирта} \times \text{удельная теплота сгорания спирта}
\]

Удельная теплота сгорания спирта составляет около 30 кДж/г. Подставим значения в формулу:

\[
\text{Количество тепла} = 200 \, \text{г} \times 30 \, \text{кДж/г}
\]

\[
\text{Количество тепла} = 6000 \, \text{кДж}
\]

Шаг 2: Теперь найдем количество тепла, затраченного на нагревание воды. У нас сказано, что на нагревание воды затрачено 40% от тепла, выделившегося при горении спирта. Для этого умножим количество тепла, выделившегося при горении спирта, на 0,4:

\[
\text{Количество тепла, затраченное на нагревание воды} = 6000 \, \text{кДж} \times 0,4
\]

\[
\text{Количество тепла, затраченное на нагревание воды} = 2400 \, \text{кДж}
\]

Шаг 3: Теперь найдем изменение температуры воды. Теплообмен можно описать с помощью формулы:

\[
Q = mc\Delta T
\]

Где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды составляет около 4,18 кДж/град. Подставим значения в формулу:

\[
2400 \, \text{кДж} = m \times 4,18 \, \text{кДж/град} \times (80 - T_i)
\]

Где \(T_i\) - начальная температура воды (перед нагреванием).

Шаг 4: После простых вычислений мы получим:

\[
600 = m \times (80 - T_i)
\]

Шаг 5: Из этого уравнения мы можем найти значение \(m\), массы воды:

\[
m = \frac{600}{80 - T_i}
\]

Шаг 6: Теперь мы можем решить уравнение относительно \(T_i\):

\[
Т_i = 80 - \frac{600}{m}
\]

Если мы подставим значение \(m = 200 \, \text{г}\), мы получим:

\[
Т_i = 80 - \frac{600}{200}
\]

\[
Т_i = 80 - 3 = 77
\]

Итак, начальная температура воды была равна 77 ℃.

Таким образом, мы можем нагреть воду на 80 ℃, используя 200 г спирта из школьной спиртовки, если на нагревание воды затрачено 40% от тепла, выделившегося при горении спирта.