Параграф 10 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)
- Что называют удельной теплотой сгорания топлива?
- Какова единица удельной теплоты сгорания топлива?
- По какой формуле можно вычислить количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива?
Задание.
- Придумайте несколько задач, используя данные таблицы 2. Обменяйтесь с товарищем условиями задач и решите их.
- Определите минимальное количество природного газа, необходимое для того, чтобы довести до кипения воду в чайнике, которым вы пользуетесь. Почему на практике газа требуется больше? Как уменьшить расход газа? Удельная теплота сгорания природного газа: $$7{,}7\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$. Допустим, в чайнике $$2\ \text{кг}$$ воды.
Упражнение 9
- Определите по таблице 2, чему равна удельная теплота сгорания природного газа. Объясните физический смысл этой величины.
- При полном сгорании какого топлива одинаковой массы — каменного угля или нефти — выделится большее количество теплоты? Ответ поясните.
- Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании торфа массой $$5\ \text{кг}$$?
- При полном сгорании $$6\ \text{кг}$$ топлива выделилось количество теплоты $$2{,}76\cdot10^8\ \text{Дж}$$. О каком топливе идёт речь?
- Удельная теплота сгорания водорода больше, чем у газа бутана. Чем же тогда можно объяснить, что при сгорании баллона бутана выделилось большее количество теплоты, чем при сгорании такого же объёма водорода, если давление газов одинаково?
- На газовой плите воду в чайнике нагрели до кипения ($$100\ ^\circ\text{C}$$) за $$15\ \text{мин}$$. Сколько газа сгорает за $$1\ \text{с}$$, если в чайнике было $$3\ \text{л}$$ воды при температуре $$20\ ^\circ\text{C}$$? Теплообменом с окружающей средой и чайником можно пренебречь.
- Ученики провели опыт для оценки удельной теплоты сгорания спирта. Какое значение они получили, если масса спиртовки до начала опыта была равна $$155\ \text{г}$$, после опыта — $$153\ \text{г}$$, в алюминиевом калориметре массой $$50\ \text{г}$$ было $$200\ \text{г}$$ воды и в процессе нагревания её температура изменилась на $$60\ ^\circ\text{C}$$?
1. Физическая величина, характеризующая количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании $$1\ \text{кг}$$ топлива, называется удельной теплотой сгорания топлива.
2. Единица удельной теплоты сгорания топлива — $$\text{Дж/кг}$$.
3. Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, вычисляют по формуле $$Q=qm$$, где $$q$$ — удельная теплота сгорания, $$m$$ — масса топлива.
Упражнение 9
1. Удельная теплота сгорания природного газа равна $$4{,}4\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$. Это означает, что при полном сгорании $$1\ \text{кг}$$ природного газа выделяется $$4{,}4\cdot10^7\ \text{Дж}$$ теплоты.
2. При одинаковой массе больше теплоты выделится при сгорании нефти, так как её удельная теплота сгорания больше, чем у каменного угля.
3.
Дано: $$m=5\ \text{кг}$$, $$q=1{,}4\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$.
Ход решения:
$$Q=qm$$
$$Q=1{,}4\cdot10^7\cdot5=7\cdot10^7\ \text{Дж}$$
Ответ: $$7\cdot10^7\ \text{Дж}$$.
4.
Дано: $$m=6\ \text{кг}$$, $$Q=2{,}76\cdot10^8\ \text{Дж}$$.
Ход решения:
$$Q=qm$$
$$q=\frac{Q}{m}=\frac{2{,}76\cdot10^8}{6}=4{,}6\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$
Такое значение соответствует природному газу.
Ответ: природный газ.
5. Хотя удельная теплота сгорания водорода больше, чем у бутана, в баллоне одинакового объёма бутана содержится гораздо большая масса вещества, так как плотность бутана намного больше плотности водорода. Поэтому при сгорании баллона бутана выделяется больше теплоты.
6.
Дано: $$V=3\ \text{л}=3\cdot10^{-3}\ \text{м}^3$$, $$t_1=20^\circ\text{C}$$, $$t_2=100^\circ\text{C}$$, $$\tau=15\ \text{мин}=900\ \text{с}$$, $$c=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$, $$\rho=1000\ \text{кг/м}^3$$, $$q=4{,}4\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$.
Ход решения:
Количество теплоты, полученное водой:
$$Q=c\rho V(t_2-t_1)$$
$$Q=4200\cdot1000\cdot3\cdot10^{-3}\cdot(100-20)=1{,}008\cdot10^6\ \text{Дж}$$
Это количество теплоты выделилось при сгорании газа:
$$Q=qm$$
$$m=\frac{Q}{q}=\frac{1{,}008\cdot10^6}{4{,}4\cdot10^7}\approx2{,}29\cdot10^{-2}\ \text{кг}$$
За $$1\ \text{с}$$ сгорает:
$$m_1=\frac{m}{\tau}=\frac{2{,}29\cdot10^{-2}}{900}\approx2{,}5\cdot10^{-5}\ \text{кг/с}$$
Ответ: $$2{,}5\cdot10^{-5}\ \text{кг/с}$$.
7.
Дано: $$m_1=155\ \text{г}$$, $$m_2=153\ \text{г}$$, $$m_{\text{воды}}=200\ \text{г}=0{,}2\ \text{кг}$$, $$m_{\text{кал}}=50\ \text{г}=0{,}05\ \text{кг}$$, $$\Delta t=60^\circ\text{C}$$, $$c_{\text{воды}}=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$, $$c_{\text{Al}}=920\ \text{Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$$.
Ход решения:
Масса сгоревшего спирта:
$$m=m_1-m_2=155-153=2\ \text{г}=0{,}002\ \text{кг}$$
Теплота, полученная водой:
$$Q_{\text{воды}}=c_{\text{воды}}m_{\text{воды}}\Delta t=4200\cdot0{,}2\cdot60=50400\ \text{Дж}$$
Теплота, полученная калориметром:
$$Q_{\text{кал}}=c_{\text{Al}}m_{\text{кал}}\Delta t=920\cdot0{,}05\cdot60=2760\ \text{Дж}$$
Общее количество теплоты:
$$Q=Q_{\text{воды}}+Q_{\text{кал}}=50400+2760=53160\ \text{Дж}$$
Удельная теплота сгорания спирта:
$$q=\frac{Q}{m}=\frac{53160}{0{,}002}=2{,}658\cdot10^7\ \text{Дж/кг}\approx2{,}7\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$
Ответ: $$2{,}7\cdot10^7\ \text{Дж/кг}$$.
