вентилятор
Удачи на экзаменах!

ОГЭ по физике - задачи на горение



Добрый день! Сегодня мы порешаем задачи на тепловые явления, которые посвящены процессу горению.


По сложности задач будем примерно держаться уровня ОГЭ по физике.


Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.


Удельная теплота сгорания обозначается буквой q. Единицей удельной теплоты сгорания является 1 Дж/кг.


Удельную теплоту сгорания определяют на опыте. В таблице удельная теплота сгорания некоторых веществ.


Удельная теплота сгорания топлива

Общее количество теплоты Q, выделяемое при сгорании m кг топлива, вычисляется по формуле:


Q = q m

Q - количество теплоты (измеряется в Дж), m - масса (измеряется в кг).


В некоторых справочниках данные некоторых веществ q могут незначительно отличаться.





Задачи


Задача (Разминка)

Смешали бензин объёмом 2 л и спирт объёмом 0,3 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива ?


Решение:

Найдём количество теплоты, которое выделится при сгорании бензина. Массу распишем по формуле m = ρV, где ρ-плотность вещества, V-объём. О ней мы говорили в этой статье.


Q 1 = q б m б = q б ρ б V б

Найдём количество теплоты, которое выделилось при сгорании спирта.


Q 2 = q c m c = q c ρ c V c

Найдём общее количество теплоты, которое выделится при сгорании данной смеси.


Q = Q 1 + Q 2 = q б ρ б V б + q с ρ с V с
Q = 46 10 6 Д ж к г 710 к г м 3 0 , 002 м 3 + 27 10 6 Д ж к г 800 к г м 3 0 , 0003 м 3
Q = 71 , 8 10 6 Д ж

Здесь перевели литры в метры кубические.


Ответ: 71,8 ∙ 106 Дж



Задача (Найти КПД)

Определите КПД спиртовки, если при нагревании на ней 150 г воды от 20 до 80 °С израсходован спирт массой 4 г.


Решение:

Найдём сколько энергии потребуется, чтобы нагреть воду. Об этой формуле мы говорили в этой статье.


Q п о т р = c m в ( t 2 t 1 ) = 4200 Д ж к г ° C 0 , 15 к г 60 ° C = 37800 Д ж

Найдём, сколько энергии отдал спирт.


Q о т д = q m c = 27 10 6 Д ж к г 0 , 004 к г = 108000 Д ж

Найдём коэффициент полезного действия:


η = Q п о т р Q о т д 100% = 37800 Д ж 108000 Д ж = 35%
Ответ: 35 %



Задача (Классическая)

Какой объём бензина нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько её выделяется при сгорании 6500 кг каменного угля. Ответ округлите до целых.


Решение:

Найдём сколько выделится энергии при сгорании 6500 кг каменного угля.


Q 1 = q к . у . m 1 = 30 10 6 Д ж к г 6500 к г = 195 10 9 Д ж

Распишем формулу для количества энергии, которая выделится при сгорании бензина массы m2. Это количество энергии так же должно равняться Q1.


Q 2 = q б m 2 = 195 10 9 Д ж

Распишем массу бензина по формуле m = ρV, где ρ - плотность бензина, V - объём.


Q 2 = q б ρ б V б = 195 10 9 Д ж
V б = 195 10 9 Д ж q б ρ б = 195 10 9 Д ж 46 10 6 Д ж к г 710 к г м 3 6 м 3
Ответ: 6 м3



Задача (Нагреваем воду)

Какова масса природного газа, который надо сжечь, чтобы нагреть воду объёмом V = 100 л от температуры t1 = 20°C до t2 = 40°C?


Решение:

То количество теплоты, которое нужно на нагревание воды:


Q 1 = c в m в ( t 2 t 1 )

Массу воды можно найти по формуле mв = ρв∙Vвв - плотность воды, Vв - объём воды). Для воды масса числено равна количеству литров (mв = 100 кг).


Пусть mг - масса газа, которая необходима, чтобы получить нужное количество теплоты для подогрева воды:


Q 2 = q г m г

То количество теплоты, которое выделится при сгорании газа, пойдёт на нагревание воды (Q1 = Q2).


q г m г = c в m в ( t 2 t 1 )
m г = c в m в ( t 2 t 1 ) q г = 4200 Д ж к г ° С 100 к г ( 40 ° С 20 ° С ) 44 10 6 Д ж к г 0 , 19 к г
Ответ: 0,19 кг



Задача (Расход бензина)

Найдите расход бензина автомобиля (в литрах) на L = 100 км пути при скорости v = 90 км/ч. Мощность двигателя автомобиля P = 30 кВт, коэффициент полезного действия η = 25%. Ответ округлите до целых.


Решение:

Количество энергии Q, которое выделяется при сгорании топлива перейдёт в механическую работу A с коэффициентом η.


A = Q η 100%

Мощность двигателя P можно представить в виде формулы:


P = A τ

τ - время работы двигателя.


Время работы двигателя можно представить:


τ = L v

Выразим Q, используя вышеупомянутые формулы:


Q = A 100 η = P τ 100% η = P L v 100% η

Приравняем количество выделяемой энергии при сгорании топлива к основной формуле:


Q = P L v 100 η = q m
m = P L v 100% η q

Выразим массу m топлива через объём V и плотность ρ.


m = P L v 100% η q = ρ V
V = P L v 100 η q ρ = 30 10 3 Д ж с 10 5 м 25 м с 100% 25% 46 10 6 Д ж к г 710 к г м 3 0 , 015 м 3 = 15 л

Здесь мы скорость перевели в систему СИ (v = 90 км/ч = 25 м/c).


Ответ: 15 л


30-09-2023 в 19:48:30






Поддержать сайт:


Похожая статья:

Физика - параллельное и последовательное соединение проводников

Привет! Повторим основы электричества, поговорим о параллельном и посл...

Категория: Физика  Подкатегория: Электричество
Дата: 12-04-2023 в 23:30:23 0



Оставить коментарий:



Напишите email, чтобы получать сообщения о новых комментариях (необязательно):


Задача против робота. Расположите картинки горизонтально:




Нажимая кнопку Отправить, Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.