Сколько литров этана (при 15.0 °С и 730 мм рт. ст.) нужно сжечь, чтобы нагреть 1.179 кг воды от 24.0 до 98.0 °С? Теплоты образования этана, углекислого газа и воды составляют 84.7, 393.5 и 285.8 кДж/моль соответственно, а теплоёмкость воды равна 75.31 Дж/(моль'К).

Химия Университет Теплота сгорания и теплообмен количество этана нагрев воды теплота образования химические реакции теплоемкость воды расчет реакции физические свойства этана Новый

Чтобы решить задачу, давайте разберем её на несколько шагов.

Шаг 1: Определение количества теплоты, необходимого для нагрева воды.

Для начала нам нужно рассчитать количество теплоты, которое потребуется для нагрева 1.179 кг воды от 24.0 °C до 98.0 °C. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

• Q - количество теплоты (в Джоулях)
• m - масса воды (в кг)
• c - теплоёмкость воды (в Дж/(кг·К), для воды это 4184 Дж/(кг·К))
• ΔT - изменение температуры (в К)

Сначала найдем ΔT:

ΔT = 98.0 °C - 24.0 °C = 74.0 °C

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 1.179 кг * 4184 Дж/(кг·К) * 74.0 К

Теперь вычислим Q:

Q ≈ 1.179 * 4184 * 74 ≈ 366,000 Дж (или 366 кДж)

Шаг 2: Определение количества этана, необходимого для получения этой теплоты.

Теперь нам нужно узнать, сколько этана нужно сжечь, чтобы получить 366 кДж теплоты. Для этого используем теплоту сгорания этана. Теплота сгорания этана составляет 84.7 кДж/моль.

Сначала найдем количество молей этана, необходимое для получения 366 кДж:

n = Q / ΔH

• n - количество молей этана
• ΔH - теплота сгорания этана (в кДж/моль)

Подставляем значения:

n = 366 кДж / 84.7 кДж/моль ≈ 4.32 моль

Шаг 3: Перевод молей этана в объем.

Теперь нам нужно перевести количество молей этана в объем. Для этого используем закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа:

P * V = n * R * T

• P - давление (в Па)
• V - объем (в м³)
• n - количество молей
• R - универсальная газовая постоянная (8.31 Дж/(моль·К))
• T - температура (в К)

Сначала переведем давление из мм рт. ст. в Па:

P = 730 мм рт. ст. * 133.322 = 97,000 Па

Температуру переведем в К:

T = 15.0 °C + 273.15 = 288.15 K

Теперь подставим значения в уравнение:

V = n * R * T / P

V = 4.32 моль * 8.31 Дж/(моль·К) * 288.15 K / 97,000 Па

Теперь вычислим V:

V ≈ 0.111 м³

Переведем в литры (1 м³ = 1000 литров):

V ≈ 111.0 литров

Ответ: Для нагрева 1.179 кг воды от 24.0 до 98.0 °C потребуется сжечь примерно 111 литров этана при 15.0 °C и 730 мм рт. ст.