Определите массу спирта , который потребуется , чтобы довести до кипения 200г воды, взятой при температуре 25 градусов. КПД спиртовки 25 процентов

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для того чтобы довести до кипения 200г воды при температуре 25 градусов, нам понадобится вычислить количество спирта, которое необходимо добавить.

Масса воды: 200г
Температура воды: 25°C
Температура кипения спирта: около 78.3°C
Удельная теплоемкость воды: 4.18 Дж/(г°C)
Удельная теплоемкость спирта: 2.44 Дж/(г°C)
Удельная теплота парообразования воды: 2260 Дж/г
КПД спиртовки: 25%

Для начала определим количество энергии, необходимое для нагрева 200г воды с 25°C до точки кипения:

Q1 = m c ΔT
Q1 = 200г 4.18 Дж/(г°C) (78.3°C - 25°C)
Q1 = 39,177.6 Дж

Далее определим количество энергии, необходимое для испарения воды при кипении:

Q2 = m λ
Q2 = 200г 2260 Дж/г
Q2 = 452,000 Дж

Общее количество энергии для кипения 200г воды:

Q = Q1 + Q2
Q = 39,177.6 Дж + 452,000 Дж
Q = 491,177.6 Дж

Теперь найдем количество спирта, которое необходимо добавить, чтобы обеспечить такое количество энергии:

Q = m_spirta c_spirta ΔT
491,177.6 Дж = m_spirta 2.44 Дж/(г°C) (T_spirta - 25°C)

Для спирта, который в 25% состоит из спирта и в 75% из воды, КПД равен 25%. То есть только 25% от массы спирта переходит в энергию. Поэтому:

0.25 m_spirta = 491,177.6 Дж / 2.44 Дж/(г°C) - 25°C
0.25 m_spirta = 81,742.6 г
m_spirta = 326,970.4 г

Итак, для того чтобы довести до кипения 200г воды при температуре 25°C, нужно добавить приблизительно 327г спирта.