Сколько моль метана (в литрах при нормальных условиях) нужно сжечь, чтобы повысить температуру 2 кг воды с 20∘C до 70∘C

Разъяснение:
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу связи между тепловым эффектом сгорания метана и изменением температуры воды. Тепло, выделяемое при сгорании метана, должно быть достаточным для повышения температуры воды.

Сначала вычислим количество тепла, необходимого для повышения температуры 2 кг воды с 20∘C до 70∘C. Используем формулу:

Q = m * c * ΔT,

где Q — количество тепла, m — масса вещества (воды в данном случае), c — теплоемкость вещества, ΔT — изменение температуры.

Подставляем известные значения:

Q = 2 кг * 4200 Дж/(кг·∘C) * (70∘C — 20∘C) = 2 * 4200 * 50 = 420000 Дж.

Теперь рассчитаем количество моль метана, необходимого для выделения такого количества тепла. Используем формулу:

Q = n * ΔH,

где Q — количество тепла, n — количество молей метана, ΔH — тепловой эффект сгорания метана.

Переносим известные значения и рассчитываем количество молей метана:

420000 Дж = n * 890 кДж,

n = 420000 Дж / 890 кДж = 472 моль.

Таким образом, для повышения температуры 2 кг воды с 20∘C до 70∘C необходимо сжечь 472 моль метана при нормальных условиях.

Пример использования:
Задача: Сколько моль метана (в литрах при нормальных условиях) нужно сжечь, чтобы повысить температуру 3 кг воды с 25∘C до 80∘C, учитывая, что тепловой эффект сгорания 1 моль газообразного метана в кислороде равен 890 кДж, а теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг·∘C).

Совет:
Для успешного решения этой задачи важным является правильный подбор формулы и внимательное использование единиц измерения. Обратите внимание на то, что в данном случае масса воды указана в килограммах, а тепловой эффект сгорания метана — в кДж. Обратите внимание, что вводные данные в задаче могут меняться, поэтому не забывайте проверять единицы измерения и использовать правильные значения.

Упражнение:
Сколько моль метана (в литрах при нормальных условиях) нужно сжечь, чтобы повысить температуру 1 кг воды с 10∘C до 50∘C, учитывая, что тепловой эффект сгорания 1 моль газообразного метана в кислороде равен 890 кДж, а теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг·∘C).