Количество теплоты

Теплота сгорания топлива. КПД нагревателя

Пёрышкин «Физика 8», §10

Показывает, сколько энергии выделяет 1 кг топлива при полном сгорании.

Q = q\,m

q

— удельная теплота сгорания, Дж/кг;

m

— масса топлива

Порядок величин2

У спирта $q = 2{,}7 \cdot 10^7$ Дж/кг, у керосина $4{,}6 \cdot 10^7$ , у дров около $10^7$ .

Это в тысячи раз больше, чем нужно на нагрев такой же массы воды на градус — потому топливо и работает.

В формуле масса топлива, а не нагреваемого тела. Это самая частая подстановка не туда во всём разделе.

Часть теплоты уходит на сосуд и в комнату. КПД — доля, которая реально досталась воде.

\eta = \dfrac{c\,m_{\text{в}}\,\Delta t}{q\,m_{\text{т}}}

сверху полезная теплота, снизу вся энергия сгоревшего топлива

Как это меряют на опыте4

Взвешивают спиртовку до и после — разность даёт массу сгоревшего топлива.

Измеряют массу воды и её нагрев термометром.

Считают обе теплоты и делят. У школьной спиртовки выходит порядка 30–40 %.

Это готовое экспериментальное задание ОГЭ: приборы — весы, термометр, калориметр, спиртовка.

⚗

Опыт в Физлабе

КПД нагревателя

Спиртовка на весах, термометр в калориметре. Расчёт по формулам ведётся рядом, шаг за шагом.

Разобранные примеры

При сгорании

2

кг дров выделилось некоторое количество теплоты. Удельная теплота сгорания дров

1{,}3\cdot10^7

Дж/кг. Сколько теплоты выделилось?разбор

Ответ:

2{,}6\cdot10^7

Дж

Нагреватель израсходовал

2\cdot10^7

Дж, а на нагрев воды пошло

1{,}4\cdot10^7

Дж. Найдите КПД.разбор

Ответ:

70\%