5. Чтобы довести на бензиновом примусе до кипения воду в полном трёхлитровом котелке, туристы сожгли 100 г бензина. Начальная температура воды 20 °C. а) Какое количество теплоты надо передать воде в котелке, чтобы довести её до кипения? б) Какое количество теплоты выделилось при сгорании 100 г бензина? в) Какую часть количества теплоты, выделившегося при сгорании бензина, составляет количество теплоты, переданное воде в котелке? г) Чему равен КПД примуса?

Считаем, что котелок наполнен водой объёмом 3 л, её плотность равна 1 кг/л, а атмосферное давление нормальное, поэтому вода закипает при 100 °C. Используем табличную удельную теплоту сгорания бензина 4,6·10⁷ Дж/кг и удельную теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).

1. Масса воды: m = ρV = 1 кг/л · 3 л = 3 кг. Изменение температуры: Δt = 100 °C − 20 °C = 80 °C.
2. а) Теплота, переданная воде: Q_в = cmΔt = 4200 · 3 · 80 = 1 008 000 Дж ≈ 1,01 МДж.
3. б) Масса бензина: m_б = 100 г = 0,1 кг. При его сгорании выделится Q_б = qm_б = 4,6·10⁷ · 0,1 = 4,6·10⁶ Дж = 4,6 МДж.
4. в) Доля теплоты сгорания, переданная воде: Q_в/Q_б = 1,008·10⁶/4,6·10⁶ ≈ 0,219, то есть около 0,22, или 21,9%.
5. г) КПД примуса равен отношению полезной теплоты к выделившейся: η = Q_в/Q_б · 100% ≈ 21,9%.

Ответ: а) 1,008 МДж; б) 4,6 МДж; в) около 0,22 (21,9%); г) КПД примуса около 22%.