3. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании торфа массой 5 кг? 4. При полном сгорании 6 кг топлива выделилось количество теплоты 2,76 • 108 Дж. О каком топливе идёт речь? 5. Удельная теплота сгорания водорода больше, чем у газа бутана. Чем же тогда можно объяснить, что при сгорании баллона бутана выделилось большее количество теплоты, чем при сгорании такого же объёма водорода, если давление газов одинаково? 6*. На газовой плите воду в чайнике нагрели до кипения (100 °С) за 15 мин. Сколько газа сгорает за 1 с, если в чайнике было 3 л воды при температуре 20 °С? Теплообменом с окружающей средой и чайником можно пренебречь. 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 °С?

Для решения задач потребуется обратиться к таблице удельной теплоты сгорания различных веществ. Предполагаю, что такая таблица есть в учебнике. 3. Количество теплоты при сгорании торфа можно рассчитать по формуле: $$Q = q \cdot m$$, где $$Q$$ – количество теплоты, $$q$$ – удельная теплота сгорания торфа, $$m$$ – масса торфа. Из таблицы определяем, что удельная теплота сгорания торфа равна 3,4 \cdot 10^7 Дж/кг. Подставляем значения: $$Q = 3,4 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг} \cdot 5 \text{ кг} = 17 \cdot 10^7 \text{ Дж} = 1,7 \cdot 10^8 \text{ Дж}$$. Ответ: $$1,7 \cdot 10^8 \text{ Дж}$$. 4. Чтобы определить, о каком топливе идет речь, нужно рассчитать удельную теплоту сгорания этого топлива: $$q = \frac{Q}{m}$$, где $$Q$$ – количество теплоты, $$m$$ – масса топлива. Подставляем значения: $$q = \frac{2,76 \cdot 10^8 \text{ Дж}}{6 \text{ кг}} = 0,46 \cdot 10^8 \frac{Дж}{кг} = 4,6 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}$$. Согласно таблице, удельная теплота сгорания $$4,6 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}$$ соответствует каменному углю. Ответ: Каменный уголь. 5. Удельная теплота сгорания – это количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг вещества. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании определенного объема газа, зависит не только от удельной теплоты сгорания, но и от плотности газа. При одинаковом давлении газов, если объем бутана такой же, как и объем водорода, то масса бутана больше, чем масса водорода, так как плотность бутана больше, чем плотность водорода. Следовательно, при сгорании того же объема бутана выделится большее количество теплоты, чем при сгорании водорода. 6*. Дано: $$t = 15 \text{ мин} = 900 \text{ с}$$ $$V = 3 \text{ л} = 0,003 \text{ м}^3$$ $$T_1 = 20 \text{ }^\circ \text{C}$$ $$T_2 = 100 \text{ }^\circ \text{C}$$ Найти: $$m_г$$ – масса газа, сгорающего за 1 секунду. Решение: Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 20 °C до 100 °C: $$Q = c \cdot m \cdot (T_2 - T_1)$$, где $$c$$ – удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг °C)), $$m$$ – масса воды, $$T_1$$ – начальная температура, $$T_2$$ – конечная температура. Массу воды можно найти, зная её объем и плотность: $$m = \rho \cdot V$$, где $$\rho$$ – плотность воды (1000 кг/м³), $$V$$ – объем воды. $$m = 1000 \frac{кг}{м^3} \cdot 0,003 \text{ м}^3 = 3 \text{ кг}$$. Теперь рассчитаем количество теплоты: $$Q = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot {^\circ}C} \cdot 3 \text{ кг} \cdot (100 \text{ }^\circ \text{C} - 20 \text{ }^\circ \text{C}) = 4200 \cdot 3 \cdot 80 \text{ Дж} = 1008000 \text{ Дж} = 1,008 \cdot 10^6 \text{ Дж}$$. Найдем количество теплоты, выделяющееся при сгорании газа за 1 секунду: $$Q_1 = \frac{Q}{t} = \frac{1,008 \cdot 10^6 \text{ Дж}}{900 \text{ с}} = 1120 \text{ Дж}$$. Предположим, что газ – это метан. Удельная теплота сгорания метана равна 4,4 \cdot 10^7 Дж/кг. Массу газа, сгорающего за 1 секунду, можно найти по формуле: $$m_г = \frac{Q_1}{q} = \frac{1120 \text{ Дж}}{4,4 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}} = 2,54 \cdot 10^{-5} \text{ кг} = 0,0000254 \text{ кг} = 0,0254 \text{ г}$$. Ответ: 0,0254 г. 7*. Дано: $$m_1 = 155 \text{ г}$$ $$m_2 = 153 \text{ г}$$ $$m_{ал} = 50 \text{ г}$$ $$m_в = 200 \text{ г}$$ $$\Delta T = 60 \text{ }^\circ \text{C}$$ Найти: q – удельную теплоту сгорания спирта. Решение: Сначала определим массу сгоревшего спирта: $$\Delta m = m_1 - m_2 = 155 \text{ г} - 153 \text{ г} = 2 \text{ г} = 0,002 \text{ кг}$$. Затем рассчитаем количество теплоты, полученное водой и калориметром: $$Q = (c_в \cdot m_в + c_{ал} \cdot m_{ал}) \cdot \Delta T$$, где $$c_в$$ – удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг °C)), $$c_{ал}$$ – удельная теплоемкость алюминия (920 Дж/(кг °C)), $$m_в$$ – масса воды, $$m_{ал}$$ – масса калориметра, $$\Delta T$$ – изменение температуры. Подставляем значения: $$Q = (4200 \frac{Дж}{кг \cdot {^\circ}C} \cdot 0,2 \text{ кг} + 920 \frac{Дж}{кг \cdot {^\circ}C} \cdot 0,05 \text{ кг}) \cdot 60 \text{ }^\circ \text{C} = (840 + 46) \cdot 60 \text{ Дж} = 886 \cdot 60 \text{ Дж} = 53160 \text{ Дж}$$. Удельная теплота сгорания спирта: $$q = \frac{Q}{\Delta m} = \frac{53160 \text{ Дж}}{0,002 \text{ кг}} = 26580000 \frac{Дж}{кг} = 2,658 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}$$. Ответ: $$2,658 \cdot 10^7 \frac{Дж}{кг}$$.