Question

На газовой плите в чайнике нагрели 1.1 л воды от 20 градусов по цельсию до кипения. Чему равна масса природного газа, который нужно было сжечь для этого? Считать, что вся выделившаяся при сжигании газа энергия идет на нагревание воды .

Answer 1

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо использовать формулу для вычисления выделяющейся энергии при сжигании газа и формулу для вычисления теплоемкости воды.

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания 1.1 л воды от 20 градусов до кипения. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Масса воды равна ее объему, поэтому m = 1.1 кг.

Удельная теплоемкость воды обычно принимается равной 4.18 Дж/(г*К).

ΔT = T₂ - T₁ = 100 - 20 = 80°C.

Теперь можно вычислить количество теплоты:

Q = 1.1 * 4.18 * 80 = 365.44 Дж.

Поскольку вся выделившаяся при сжигании газа энергия идет на нагревание воды, количество теплоты, выделившееся при сжигании газа, равно 365.44 Дж.

Чтобы вычислить массу природного газа, который нужно было сжечь для этого, мы можем использовать формулу для вычисления количества вещества, зная количество теплоты:

Q = m_gas * dH,

где Q - количество теплоты, m_gas - масса газа, dН - теплота сгорания вещества.

Теплота сгорания метана (основного компонента природного газа) равна около 55.5 кДж/моль.

Переведем 365.44 Дж в кДж, разделив на 1000:

Q = 0.36544 кДж.

Теперь можем вычислить массу газа:

m_gas = Q / dН = 0.36544 / 55.5 = 0.0066 моль.

Масса газа также можно выразить через молярную массу газа (M):

m_gas = n_gas * M,

где n_gas - количество вещества, M - молярная масса газа.

Молярная масса метана равна около 16 г/моль.

Теперь можем вычислить массу газа:

m_gas = 0.0066 * 16 = 0.1056 г.

Таким образом, масса природного газа, которую нужно было сжечь для нагревания 1.1 л воды от 20 градусов до кипения, составляет примерно 0.1056 г.