Дано: масса сосуда (m_сосуд) = 0.5 кг, объем воды (V) = 2 л = 0.002 м^3, начальная температура воды (t1) = 20 °C, масса спирта (m) = 250 г = 0.25 кг, удельная теплоемкость воды (c_вода) = 4200 Дж/(кг*°C), удельная теплоемкость меди (c_медь) = 400 Дж/(кг*°C), удельная теплота сгорания спирта (Q) = 2.7 * 10^7 Дж/кг
Найти: конечная температура воды
Решение:
Сначала найдем количество выделенной теплоты при сжигании спирта:
Q_s = m * Q,
Q_s = 0.25 * 2.7 * 10^7 = 6.75 * 10^6 Дж
Далее найдем общую массу веществ, на которые пошла выделенная энергия:
m_общ = m_сосуд + m_вода,
m_общ = 0.5 + 2 = 2.5 кг
Затем используем уравнение теплового баланса для нахождения изменения температуры воды:
Q_s / 2 = m_общ * c_общ * (t2 - t1),
где c_общ - удельная теплоемкость сосуда и воды.
t2 = t1 + Q_s / (m_общ * c_общ)
t2 = 20 + 6.75 * 10^6 / (2.5 * (0.5 * 400 + 2 * 4200)) ≈ 86.36 °C
Ответ: Вода может быть нагрета до примерно 86.36 °C при сжигании 250 г спирта.