Außerdem ist zu berücksichtigen, dass die spezifische Wärmekapazität des Wassers 4,18 J / (g * ° C) beträgt und der Temperaturkoeffizient für flüssiges Wasser 1 Grad Celsius pro Gramm Wasser beträgt.
Anhand dieser Aufgabe müssen wir ermitteln, wie viele Gramm Alkohol verbrannt werden müssen, um eine bestimmte Wassermenge von einer Temperatur von 14 ° C auf 50 ° C zu erwärmen. Dazu können Sie die Formel verwenden:
Q = m*c*ΔT,
wo Q - die Menge an Wärme, die zum Erhitzen benötigt wird,
m - die Masse der Substanz (in diesem Fall Alkohol),
c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes (Alkohol oder Wasser),
ΔT - änderung der Temperatur der Substanz.
Durch das Verbrennen von 50 Gramm Alkohol kann somit eine bestimmte Menge Wasser erhitzt werden. Um diese Menge genau zu bestimmen, müssen Sie jedoch die oben genannten Formeln verwenden, um Berechnungen durchzuführen.
Die Menge an Wasser bei 14 °C, die durch Verbrennen von 50 Gramm Alkohol auf 50 ° C erhitzt werden kann
Um die Wassermenge zu berechnen, die mit 50 Gramm Alkohol bei einer Anfangstemperatur von 14 ° C auf 50 ° C erhitzt werden kann, müssen die Eigenschaften der Wärmekapazität und der spezifischen Dampfwärme von Wasser und Alkohol berücksichtigt werden.
- Die spezifische Wärmekapazität des Wassers beträgt etwa 4,18 J/(g · ° C).
- Die spezifische Wasserdampfwärme bei 100 ° C beträgt etwa 2260 KJ / kg.
Für Alkohol (Ethylalkohol):
- Die spezifische Wärmekapazität von Alkohol beträgt etwa 2,44 J / (g · ° C).
- Die spezifische Dampfwärme von Alkohol bei 78,3 ° C beträgt etwa 841,6 KJ / kg.
Um die Wassermenge zu bestimmen, ist zu beachten, dass kein Phasenübergang (Dampfbildung) erforderlich ist, um das Wasser auf 50 °C zu erhitzen, während es für Alkohol notwendig ist.
Um also 50 Gramm Alkohol auf 50 ° C zu erhitzen, wird eine bestimmte Menge Wasser benötigt, die mit der Gleichung des thermischen Gleichgewichts berechnet werden kann.
Die Anzahl der Kalorien (K) oder Joule (J), die zum Erhitzen einer Substanz benötigt werden, kann durch die Formel berechnet werden:
- Q ist die Wärmemenge, ausgedrückt in Kalorien oder Joule;
- m ist die Masse der Substanz, ausgedrückt in Gramm;
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes;
- ΔT ist eine Temperaturänderung.
Um daher die Menge an Wasser zu berechnen, die benötigt wird, um 50 Gramm Alkohol auf 50 ° C zu erhitzen, können wir die folgende Gleichung formulieren:
Q wasser = Q Alkohol
- Q Wasser - die Menge an Wärme, die dem Wasser übertragen wird;
- Q Alkohol - Die dem Alkohol übertragene Wärmemenge.
Die Gleichung kann wie folgt geschrieben werden:
m Wasser * c Wasser * (T Endwasser - T Anfangswasser) = m Alkohol * c Alkohol * (T Endalkohol - T Anfangsalkohol) + m Alkohol * L Dampfbildung
- m wasser - die Masse des Wassers;
- c wasser ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser;
- T Anfangswasser - Anfangstemperatur des Wassers;
- T Endwasser - die Endtemperatur des Wassers;
- m Alkohol - die Masse des Alkohols;
- c Alkohol - die spezifische Wärmekapazität von Alkohol;
- T Anfangsalkohol - Die Anfangstemperatur des Alkohols;
- T Endalkohol - Die Endtemperatur des Alkohols;
- L Dampfbildung - die spezifische Wärme der Dampfbildung von Alkohol.
Mit dieser Gleichung kann die erforderliche Wassermasse berechnet werden, die benötigt wird, um 50 Gramm Alkohol bei einer Anfangstemperatur von 14 ° C auf 50 ° C zu erhitzen.
Temperatureffekt der Alkoholverbrennung
Wenn Alkohol verbrannt wird, tritt eine chemische Reaktion auf, wodurch Wärme freigesetzt wird. Dieser Prozess wird als exotherme Reaktion bezeichnet. Die Wärme, die beim Verbrennen von Alkohol freigesetzt wird, kann zum Erhitzen von Wasser oder anderen Substanzen verwendet werden.
Die Menge an Wärme, die beim Verbrennen von Alkohol freigesetzt wird, hängt von seiner Konzentration und seiner Masse ab. In diesem Fall haben wir 50 Gramm Alkohol, der verbrannt wird. Um zu berechnen, wie viel Wasser erhitzt werden kann, müssen Sie die Verbrennungswärme von Alkohol und die Wärmekapazität von Wasser kennen.
Die Verbrennungswärme von Alkohol, dh die Menge an Wärme, die bei vollständiger Verbrennung von 1 Gramm Alkohol freigesetzt wird, beträgt etwa 30 KJ / g. Die Wärmekapazität von Wasser beträgt 4.18 KJ / (kg · ° C).
Anhand dieser Daten können Sie die Menge an Wasser berechnen, die erhitzt werden kann. Für eine genaue Berechnung müssen jedoch andere Faktoren wie Wärmeverlust und Verbrennungseffizienz berücksichtigt werden. Daher können die Ergebnisse unter realen Bedingungen leicht abweichen.
Parameter für die Berechnung
Um die Wassermenge zu bestimmen, die mit einer bestimmten Menge Alkohol auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden kann, müssen die folgenden Parameter berücksichtigt werden:
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Die Temperatur des Anfangswassers | 14 °C |
| Endwassertemperatur | 50 °C |
| Menge an verbranntem Alkohol | 50 gramm |
Mit diesen Parametern können Sie die erforderliche Wassermenge berechnen und bestimmen, um eine bestimmte Temperatur zu erreichen.
Die Wärmekapazität des Wassers
Die Wärmekapazität von Wasser ist eine der höchsten unter allen bekannten Substanzen. Es hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Anfangstemperatur des Wassers. Bei Wasser bei 14 °C beträgt die Wärmekapazität etwa 4,186 J/(g ° C). Dies bedeutet, dass um 1 Gramm Wasser auf 1 Grad Celsius zu erhitzen, Sie ungefähr 4,186 J Wärme an sie weitergeben müssen.
Mit diesen Informationen können Sie die Wärmemenge berechnen, die zum Erhitzen einer bestimmten Wassermenge von 14 °C bis 50 °C benötigt wird. Denken Sie daran, dass beim Verbrennen von Alkohol eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt wird, die zum Erhitzen des Wassers verwendet werden kann.
Die Wärmekapazität von Alkohol
Die Wärmekapazität ist ein Wert, der die Fähigkeit eines Stoffes charakterisiert, Wärme zu absorbieren und abzugeben, wenn sich seine Temperatur ändert. In unserem Fall absorbiert Alkohol Wärme von der Quelle, während seine Temperatur ansteigt.
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, die Wärmekapazität von Alkohol zu berücksichtigen und die erforderliche Wärmemenge zu berechnen, um ein bestimmtes Wasservolumen von 14 ° C bis 50 ° C zu erwärmen.
