На спиртовке нагрели 175 г воды от 15 до 75 при этом было израсходовано 5 г спирта. Какое количество теплоты пошло на нагревание воды, а какое количество теплоты было отдано окружающей среде?

Для решения этой задачи можно использовать следующий подход:

1. Расчет количества теплоты, пошедшего на нагревание воды: Количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания воды, можно рассчитать по формуле: $Q = mc\Delta T$ где:

   • $m$ — масса воды,
   • $c$ — удельная теплоемкость воды (для воды она составляет примерно 4.18 Дж/г·°C),
   • $\Delta T$ — изменение температуры.

   В данном случае:

   • $m = 175$ г,
   • $\Delta T = 75°C - 15°C = 60°C$.

   Подставим эти значения в формулу:

   $Q = 175 \text{ г} \times 4.18 \text{ Дж/г·°C} \times 60°C$

2. Расчет количества теплоты, выделившегося при сгорании спирта: Для этого необходимо знать удельную теплоту сгорания спирта. Удельная теплота сгорания этанола составляет примерно 29.7 МДж/кг. Но поскольку в задаче даны масса спирта в граммах, удобнее использовать значение в Дж/г.

   $Q' = m'q$ где:

   • $m'$ — масса спирта,
   • $q$ — удельная теплота сгорания спирта.

   В данном случае:

   • $m' = 5$ г,
   • $q = 29700$ Дж/г (переведенное значение 29.7 МДж/кг в Дж/г).

   Подставим эти значения в формулу:

   $Q' = 5 \text{ г} \times 29700 \text{ Дж/г}$

3. Расчет количества теплоты, отданного окружающей среде: Общее количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта, равно $Q'$. Часть этой теплоты пошла на нагревание воды ($Q$), а остальная часть ($Q''$) отдана окружающей среде. То есть: $Q'' = Q' - Q$

Давайте произведем расчеты.

Результаты расчетов следующие:

1. Количество теплоты, пошедшее на нагревание воды, составляет 43890 Дж.

2. Количество теплоты, выделившееся при сгорании 5 г спирта, равно 148500 Дж.

3. Количество теплоты, отданное окружающей среде, составляет 104610 Дж.

Таким образом, большая часть теплоты, выделившейся при сгорании спирта, ушла не на нагрев воды, а была отдана окружающей среде. ​​