1)Свинец массой 0.1 кг при температуре 100 ºC погрузили в алюминиевый калориметр массой 40 г, содержащий 250 г воды при температуре 15 ºC, после этого в калориметре установилась температура 16 ºC. Какова удельная теплоемкость свинца? 2)Воду массой 0.4 кг нагрели на спиртовке от 20 ºC до 80 ºC и сожгли 8.75 см3 спирта. Определите КПД спиртовки, если плотность спирта равна 800 кг/м3 3)Через змеевик, который вмерз в лед, проходит 2 кг вода при температуре 97 ºC. Какое количество льда можно расплавить таким образом, если температура воды на выходе из змеевика равна 6 ºC.
1) Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Уравнение теплового баланса для данной системы будет выглядеть следующим образом:
м1 c1 (Tf - Ti) + м2 c2 (Tf - Ti) = 0
где м1 - масса свинца, c1 - удельная теплоемкость свинца, Tf - конечная температура в системе, Ti - начальная температура в системе, м2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды.
Подставим известные значения и найдем удельную теплоемкость свинца:
0.1 c1 (16 - 100) + 0.25 4186 (16 - 15) = 0
-9 * c1 + 1046.5 = 0
c1 = 1046.5 / 9 = 116.28 Дж/(кг*ºC)
Ответ: удельная теплоемкость свинца составляет 116.28 Дж/(кг*ºC).
2) КПД спиртовки можно определить по формуле:
η = Qп / Qc
где Qп - полезная мощность (теплота, выделяемая при сгорании спирта), Qc - теплота, которая была в результате сгорания спирта.
Рассчитаем теплоту сгорания спирта:
Qc = m V ρ Сp (Tк - Тн)
где m - масса спирта, V - объем сгоревшего спирта, ρ - плотность спирта, Cp - удельная теплоемкость спирта, Тк - конечная температура сгорания спирта, Тн - начальная температура спирта.
Qc = 8.75 10^(-6) 800 4200 (80 - 20) = 1176 Дж
Теперь найдем полезную мощность спиртовки:
Qп = mc(Tк - Тн)
Qп = 0.4 4200 (80 - 20) = 67200 Дж
Таким образом, КПД спиртовки:
η = 67200 / 1176 ≈ 56.9%
Ответ: КПД спиртовки составляет примерно 56.9%.
3) Для расчета количества льда, которое можно расплавить, используем закон сохранения энергии. Уравнение для данной системы будет выглядеть следующим образом:
Qпотерянная = Qрасплавленный
m c (Тн - Твых) = m * L
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Тн - начальная температура воды, Твых - температура воды на выходе из змеевика, L - удельная теплота плавления льда.
Подставляем известные значения:
2 4186 (97 - 6) = 2 * L
L = 7852472 Дж
Теперь переведем данное значение в килограммы:
7852472 / 334 * 10^3 = 23.5 кг
Ответ: таким образом, можно расплавить примерно 23.5 кг льда.
1) Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Уравнение теплового баланса для данной системы будет выглядеть следующим образом:
м1 c1 (Tf - Ti) + м2 c2 (Tf - Ti) = 0
где м1 - масса свинца, c1 - удельная теплоемкость свинца, Tf - конечная температура в системе, Ti - начальная температура в системе, м2 - масса воды, c2 - удельная теплоемкость воды.
Подставим известные значения и найдем удельную теплоемкость свинца:
0.1 c1 (16 - 100) + 0.25 4186 (16 - 15) = 0
-9 * c1 + 1046.5 = 0
c1 = 1046.5 / 9 = 116.28 Дж/(кг*ºC)
Ответ: удельная теплоемкость свинца составляет 116.28 Дж/(кг*ºC).
2) КПД спиртовки можно определить по формуле:
η = Qп / Qc
где Qп - полезная мощность (теплота, выделяемая при сгорании спирта), Qc - теплота, которая была в результате сгорания спирта.
Рассчитаем теплоту сгорания спирта:
Qc = m V ρ Сp (Tк - Тн)
где m - масса спирта, V - объем сгоревшего спирта, ρ - плотность спирта, Cp - удельная теплоемкость спирта, Тк - конечная температура сгорания спирта, Тн - начальная температура спирта.
Qc = 8.75 10^(-6) 800 4200 (80 - 20) = 1176 Дж
Теперь найдем полезную мощность спиртовки:
Qп = mc(Tк - Тн)
Qп = 0.4 4200 (80 - 20) = 67200 Дж
Таким образом, КПД спиртовки:
η = 67200 / 1176 ≈ 56.9%
Ответ: КПД спиртовки составляет примерно 56.9%.
3) Для расчета количества льда, которое можно расплавить, используем закон сохранения энергии. Уравнение для данной системы будет выглядеть следующим образом:
Qпотерянная = Qрасплавленный
m c (Тн - Твых) = m * L
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, Тн - начальная температура воды, Твых - температура воды на выходе из змеевика, L - удельная теплота плавления льда.
Подставляем известные значения:
2 4186 (97 - 6) = 2 * L
L = 7852472 Дж
Теперь переведем данное значение в килограммы:
7852472 / 334 * 10^3 = 23.5 кг
Ответ: таким образом, можно расплавить примерно 23.5 кг льда.