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:

$$Q=mc\mathrm{\Delta }T$$

Где $Q$ - количество тепла, $m$ - масса воды, $c$ - удельная теплоемкость воды, $\mathrm{\Delta }T$ - 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.