Během spalování alkoholu dochází k uvolnění značného množství tepla. Alkohol je jedním z nejběžnějších a nejdostupnějších paliv, které se aktivně používají pro různé účely: pro vytápění, vaření nebo pořádání venkovních akcí. Ale kolik tepla se uvolňuje při spalování 300 gramů alkoholu a kolik lze ohřát vody?
K vyřešení tohoto problému je třeba znát některé základní údaje o alkoholu. Alkohol (ethylalkohol nebo ethylenglykol) je organická sloučenina složená z uhlovodíkových radikálů. Každý gram alkoholu při spalování uvolňuje asi 28 kilojoulů (1 kilojoul = 1000 joulů) tepla. To znamená, že spálení 300 gramů alkoholu způsobí uvolnění 8 400 kilojoulů tepla.
Pokud je známo, že k ohřevu 1 gramu vody je zapotřebí 4,18 joulů tepla, pak Chcete-li zjistit, kolik vody lze ohřát pomocí 8 400 kilojoulů, musíte provést následující výpočet. Nejprve přeložíme kilojouly do joeley: 1 kilojoul = 1000 joulů. Pak by 8400 kilojoulů bylo 8400000 joulů. Vydělením získaného čísla 4,18 joulů / g získáme množství vody, které lze ohřát pomocí 8 400 kilojoulů tepla.
Jaké teplo se uvolňuje při spalování 300 g alkoholu
Při spalování 300 g alkoholu se uvolňuje určité množství tepla. Toto množství tepla lze vypočítat pomocí chemické rovnice reakce spalování alkoholu.
Podle chemické rovnice vzniká při spalování 1 g alkoholu asi 30 kilojoulů (kj) tepla. Pro výpočet množství tepla uvolněného při spalování 300 g alkoholu je tedy nutné vynásobit počet gramů alkoholu počtem kilojoulů uvolněných při spalování 1 g.
Výpočet se provádí následovně:
- Nastavte hmotnost alkoholu (300 g).
- Nastavíme poměr proporcionality (30 kj/g).
- Provádíme matematickou operaci (300 g * 30 kj/g).
- Získáme výsledek (9000 kj).
Při spalování 300 g alkoholu se tedy uvolní přibližně 9 000 kilojoulů tepla.
Lze také vypočítat, kolik vody lze ohřát pomocí tohoto množství tepla. K tomu je třeba znát tepelnou kapacitu vody. Tepelná kapacita vody je asi 4,18 kj/G∙°C.
Výpočet se provádí následovně:
- Nastavte počet kilojoulů (9000 kj).
- Instalujeme tepelnou kapacitu vody (4,18 kj/g∙°c).
- Provádíme matematickou operaci (9000 kj / 4,18 kj/g∙°c).
- Získáme výsledek (asi 2152 g).
Při spalování 300 g alkoholu lze tedy ohřát přibližně 2 152 g vody.
Jak lze vypočítat množství uvolněného tepla
Pro výpočet množství uvolněného tepla při spalování 300 g alkoholu je třeba vzít v úvahu jeho spalovací teplo. Spalovací teplo je definováno jako množství tepla uvolněného při úplné oxidaci látky.
Spalovací teplo alkoholu je asi 29,7 MJ/kg nebo 29 700 kJ/kg. Pro výpočet hmotnosti alkoholu lze použít rovnici:
kde Q je množství uvolněného tepla, m je hmotnost látky, q je spalovací teplo látky.
Když vložíme hodnoty do vzorce, dostaneme:
Q = 0,3 kg * 29,7 MJ / kg = 8,91 MJ
Při spalování 300 g alkoholu se tedy uvolní asi 8,91 MJ tepla.
Dále lze vypočítat, kolik vody lze pomocí tohoto tepla ohřát. K tomu je třeba znát tepelnou kapacitu vody.
Tepelná kapacita vody je asi 4,18 kJ / kg·°c. pro výpočet množství ohřáté vody lze použít rovnici:
kde Q je množství uvolněného tepla, m je hmotnost látky, c je tepelná kapacita látky, ΔT je změna teploty.
Nastavením hodnot do vzorce, například při změně teploty o 10°C:
Q = 8,91 MJ = m * 4,18 kJ / kg·°C * 10°C
Z této rovnice lze najít množství vody:
m = Q / (c * ΔT) = 8,91 MJ / (4,18 kJ/kg·°C * 10°C)
Pomocí uvolněného tepla ze spalování 300 g alkoholu lze tedy ohřát přibližně 213,35 kg vody na 10°C.
Jaké množství vody lze ohřát
Pro stanovení množství vody, které lze ohřát při spalování 300 g alkoholu, je nutné znát teplo spalování alkoholu a zvážit fyzikální vlastnosti vody.
Spalovací teplo alkoholu je množství tepla, které se uvolňuje při plné oxidaci 1 gramu alkoholu. V tomto případě je nutné znát spalovací teplo alkoholu a jeho molární hmotnost, aby se určilo množství uvolněného tepla při spalování 300 g alkoholu.
Pokud je známo množství uvolněného tepla, lze vzorec použít k výpočtu množství tepla, které se může přenést z jedné látky na druhou:
kde Q je množství tepla, m je hmotnost látky, c je specifická tepelná kapacita látky, ΔT je teplotní rozdíl.
V tomto případě alkohol působí jako jedna látka a jako další látka voda. Tepelná kapacita vody je 4.186 J / (G·°C).
Při znalosti množství uvolněného tepla a specifické tepelné kapacity vody lze vypočítat množství vody, které lze ohřát při spalování 300 g alkoholu. Je třeba vzít v úvahu, že část tepla se může ztratit například při úniku plynů.
Toto množství vody lze ohřát na určitou teplotu, která také závisí na počáteční teplotě vody a odhadovaném množství uvolněného tepla.
Jak vypočítat množství vody, kterou lze ohřát
Pro výpočet množství vody, které lze ohřát při spalování 300 g alkoholu, je nutné znát teplo spalování alkoholu a zohlednit tepelné ztráty.
Spalovací teplo alkoholu se vypočítá podle vzorce: q = M * ΔH, kde Q je uvolněné teplo (v joulech), m je hmotnost látky (v gramech), ΔH je spalovací teplo (v joulech/g).
U alkoholu je spalovací teplo asi 30,0 J / G.
Tepelné ztráty při spalování lze zohlednit pomocí koeficientu účinnosti spalování. Obvykle se pohybuje kolem 0,8, což znamená, že pouze 80% spalovacího tepla přechází do ohřevu vody.
Pro výpočet množství vody, kterou lze ohřát, je tedy nutné:
- Vypočítejte spalovací teplo alkoholu: q = M * ΔH = 300 g * 30,0 J / G = 9000 J
- Zohlednění tepelných ztrát: q ' = q * účinnost = 9000 J * 0,8 = 7200 J
- Vypočítejte množství vody: q "= m '* C * ΔT, kde q "- množství tepla( v joulech), m ' - hmotnost vody( v gramech), c-měrná tepelná kapacita vody (v J / G·°C), ΔT - změna teploty (v °C)
Měrná tepelná kapacita vody je přibližně 4,18 J/G·°C.
Předpokládejme, že chceme ohřát vodu o 10°C:
- Vypočítáme hmotnost vody: q "= m '* C * ΔT = 7200 J = m ' * 4,18 J / G * °C * 10°C
- Z tohoto výrazu lze vyjádřit hmotnost vody: m ' = 7200 J / (4,18 J / G * °C * 10°C)
Dostáváme, že množství vody, kterou lze ohřát na 10°C, je asi 172 g.
Při spalování 300 g alkoholu lze tedy ohřát přibližně 172 g vody na 10°C.