4. При полном сгорании 6 кг топлива выделилось количество теплоты 2,76 · 10⁸ Дж. О каком топливе идёт речь?
q — удельная теплота сгорания топлива;
Q — выделившееся количество теплоты;
m — масса топлива.

q — удельная теплота сгорания топлива;
Q — выделившееся количество теплоты;
m — масса топлива.

Удельная теплота сгорания относится к 1 кг топлива, а в условии сравниваются одинаковые объёмы газов. При одинаковых объёме и давлении масса бутана значительно больше массы водорода. Поэтому баллон бутана может выделить больше теплоты, несмотря на меньшую удельную теплоту сгорания.
V — объём воды;
ρ — плотность воды;
mᵥ — масса воды;
c — её удельная теплоёмкость;
t₁ и t₂ — начальная и конечная температуры;
Q — полученное водой количество теплоты;
q — удельная теплота сгорания природного газа;
τ — время нагревания;
m₁ — масса газа, сгорающего за 1 с.
7. Ученики провели
опыт для оценки удельной теплоты сгорания спирта. Какое значение они
получили, если масса спиртовки до начала опыта была равна 155 г, после
опыта — 153 г, в алюминиевом калориметре массой 50 г было 200 г воды и в
процессе нагревания её температура изменилась на 60 °C?
q — искомая удельная теплота сгорания спирта;
mₛ — масса сгоревшего спирта;
mᵥ и mₐ — массы воды и алюминиевого калориметра;
cᵥ и cₐ — их удельные теплоёмкости;
Δt — изменение температуры.
8. Постройте в одних
координатных осях графики зависимости Q(m) для двух видов топлива, если
q₁ = 3q₂. Приведите пример таких видов топлива.
На горизонтальной оси нужно отложить массу m, на вертикальной — количество теплоты Q. По формуле Q = qm оба графика — прямые, проходящие через начало координат. При одной и той же массе график 1 должен быть втрое выше графика 2.
В качестве примера можно взять антрацит и сухие дрова: q₁ = 3,0 · 10⁷ Дж/кг, q₂ = 1,0 · 10⁷ Дж/кг.
| m, кг | Q₁ для антрацита, Дж | Q₂ для сухих дров, Дж |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 3,0 · 10⁷ | 1,0 · 10⁷ |
| 2 | 6,0 · 10⁷ | 2,0 · 10⁷ |
Отметьте точки каждой строки на одних осях и соедините точки для каждого топлива прямой. Более крутая прямая соответствует антрациту.
Задача 1. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 2 кг сухих дров?
Q — количество теплоты;
q — удельная теплота сгорания сухих дров;
m — масса дров.
Задача 2.
Какая масса бензина должна полностью сгореть, чтобы выделилось 9,2 · 10⁷
Дж теплоты?
m — масса бензина;
Q — необходимое количество теплоты;
q — удельная теплота сгорания бензина.

Условия этих задач можно обменять с товарищем, а затем сравнить решения.
Цель: рассчитать наименьшую массу газа, необходимую для нагревания воды до 100 °C.
Нужно определить: объём налитой воды, её начальную температуру, массу чайника и материал, из которого он сделан. Эти данные следует заменить собственными измерениями.
Расчёт: если чайник и вода сначала имеют одинаковую температуру t₁, а потерями энергии пренебрегают, то

Здесь mг — минимальная масса природного газа;
mᵥ и mч — массы воды и чайника;
cᵥ и cч — их удельные теплоёмкости;
qг = 4,4 · 10⁷ Дж/кг.
Пример: для 1 кг воды и алюминиевого чайника массой 0,5 кг при начальной температуре 20 °C:

На практике газа требуется больше, поскольку часть энергии нагревает воздух и плиту и уходит с горячими газами. Уменьшить расход помогают крышка на чайнике, подходящая по размеру конфорка и нагревание только необходимого объёма воды.