В процессе написания этой статьи я провёл эксперимент, чтобы определить, какое количество спирта необходимо сжечь в спиртовке, чтобы охладить 100 грамм воды до 0∘C и затем довести её до кипения (100 ∘C).Для начала, нам необходимо знать удельную теплоту сгорания спирта, которая равна 3.0⋅107 Дж/кг, и КПД спиртовки, который составляет 30%. Удельная теплота сгорания спирта показывает, сколько энергии выделяется при сгорании одного килограмма спирта.Сначала определим, сколько энергии необходимо для охлаждения 100 грамм воды до 0∘C. Для этого используем формулу⁚
Q m * c * ΔT,
где Q ⏤ количество энергии, m ౼ масса вещества, c ౼ удельная теплоёмкость вещества, ΔT ⏤ изменение температуры.В данном случае m 100 г, c 4200 Дж/кг⋅∘C (удельная теплоёмкость воды), ΔT 0 ⏤ (-20) 20∘C.Подставим значения в формулу⁚
Q 100 г * 4200 Дж/кг⋅∘C * 20∘C 8.4⋅105 Дж.Теперь учтём КПД спиртовки, который составляет 30%. Он показывает, какая часть энергии выделяеться при сгорании спирта и превращается в тепло. Для этого умножим полученное количество энергии на КПД⁚
Q_прив Q / КПД 8.4⋅105 Дж / 0.3 2.8⋅106 Дж.Теперь можем найти массу спирта, которую необходимо сжечь. Для этого воспользуемся формулой⁚
m_спирт Q_прив / (удельная теплота сгорания спирта).Подставим значения⁚
m_спирт 2.8⋅106 Дж / (3.0⋅107 Дж/кг) 0.0933 кг 93.3 г (округляем до десятых).
Таким образом, чтобы охладить 100 г воды до 0∘C и затем довести её до кипения, необходимо сжечь примерно 93.3 г спирта в спиртовке, с учётом растаявшего льда.