Згоряння спирту-один з найбільш відомих і широко застосовуваних фізичних процесів. Навчитися розраховувати енергію згоряння спирту-завдання, яке вирішується вже не одне покоління учнів в школі.
Спирт (етанол) – це органічна хімічна речовина, яка використовується в різних сферах нашого життя. Під час горіння він виділяє енергію у вигляді тепла та світла. Розрахунок енергії згоряння спирту дозволяє визначити, скільки тепла буде виділятися при спалюванні певної кількості цієї речовини.
Для розрахунку енергії згоряння спирту необхідно знати його формулу (C2H5OH) і вміти використовувати відповідні хімічні рівняння. Згідно рівняння реакції згоряння спирту:
С2Н5ОН + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
відомо, що кожен моль спирту при спалюванні утворює 2 молі вуглекислого газу і 3 молі води. Для розрахунку енергії згоряння спирту необхідно знати його молярну масу, яка дорівнює 46 г/моль.
Скільки енергії виділяється при спалюванні спирту?
Спирт згорає з виділенням тепла, що дозволяє використовувати його в якості джерела енергії. Енергія згоряння спирту обчислюється за формулою:
Енергія згоряння = маса спирту x питома теплота згоряння
Питома теплота згоряння-це кількість тепла, що виділяється при згорянні одиниці речовини. Для етилового спирту питома теплота згоряння дорівнює приблизно 30 МДж/кг (мегаджоулів на кілограм).
Припустимо, у нас є 2 кг спирту. Підставимо значення в формулу:
Енергія згоряння = 2 кг x 30 МДж / кг = 60 МДж
Таким чином, при спалюванні 2 кг спирту виділяється приблизно 60 мегаджоулів енергії.
Розрахунок енергії згоряння спирту
Для розрахунку енергії згоряння спирту необхідно знати ентальпію згоряння даної речовини, тобто кількість енергії, яка виділяється або поглинається при повному згорянні 1 моля речовини.
Спирт (етанол) має хімічну формулу C2H5OH. Його ентальпія згоряння становить близько 1360 кДж/моль.
Для розрахунку енергії згоряння спирту, необхідно враховувати кількість речовини. Якщо відома маса спирту, можна скористатися молярною масою для перекладу маси в кількість речовини.
Припустимо, нам потрібно нагріти 2 кг спирту. Це приблизно 22 молі спирту, за умови молярної маси спирту близько 46 г/моль.
Тепер можна виконати розрахунок енергії згоряння спирту, враховуючи кількість речовини:
Енергія згоряння спирту = ентальпія згоряння спирту × кількість речовини
Енергія згоряння спирту = 1360 кДж/моль × 22 моль = 29920 кДж.
Таким чином, для нагрівання 2 кг спирту потрібно близько 29920 кДж енергії, яку виділить його згоряння.
Зверніть увагу, що розрахунки в даній статті засновані на наближених числах і служать тільки для інформаційних цілей. Фактичні значення можуть дещо відрізнятися.
Яку температуру можна нагріти, спалюючи спирт?
Для розрахунку температури, яку можна нагріти, спалюючи спирт, необхідно врахувати енергію згоряння спирту і масу речовини, яке потрібно нагріти. Кожен моль спирту може виділяти певну кількість енергії при згорянні. Щільність етилового спирту дорівнює приблизно 0,79 г/мл.
Для розрахунку використовуємо наступну формулу:
Енергія згоряння = мольна маса * енергія згоряння * кількість молей
Якщо відомо кількість маси спирту, яке потрібно спалити, то знайдемо кількість молей:
Кількість молей = маса / мольна маса
Використовуючи отримане значення кількості молей, ми можемо розрахувати енергію згоряння:
Енергія згоряння = мольна маса * енергія згоряння *(маса / мольна маса)
Коли ми знаємо енергію згоряння і масу речовини, яку потрібно нагріти, ми можемо знайти зміну температури за допомогою рівняння теплового балансу:
Зміна температури = енергія згоряння /(маса * теплоємність)
Встановивши значення маси та енергії згоряння в рівнянні теплового балансу, ми можемо розрахувати температуру, яку можна нагріти:
Температура = початкова температура + зміна температури
Таким чином, знаючи енергію згоряння спирту і масу речовини, яку потрібно нагріти, ми можемо розрахувати температуру, яку можна досягти при спалюванні спирту.
| Величина | Позначення |
|---|---|
| Енергія згоряння | Е |
| Маса речовини | маса |
| Зміна температури | ΔT |
| Теплоємність | Со |
| Початкова температура | T₀ |
| Температура після нагрівання | T |