Manchmal tauchen in unserem Leben Fragen auf, die nicht so einfach sofort beantwortet werden können. Zum Beispiel, wie viel Benzin muss man verbrennen, um Wasser eines bestimmten Volumens um eine bestimmte Anzahl von Grad zu erhitzen? In diesem Artikel werden wir herausfinden, wie man die erforderliche Menge an Benzin berechnet, um 2 kg Wasser um 14 Grad zu erhitzen.
Zuerst müssen wir einige physikalische Konstanten kennen. Zum Beispiel ist die Energieeinheit Joule (J) und die Wärmeeinheit Joule pro Grad Celsius (J / ° C). Außerdem benötigen wir eine durchschnittliche Wärmekapazität von Wasser – etwa 4,18 J / ° C pro Gramm.
Um also 2 kg Wasser um 14 Grad zu erhitzen, müssen wir wissen, dass die Wassermasse 2000 g (2 kg * 1000 g/kg) beträgt. Daher müssen wir die Menge an Energie berechnen, die benötigt wird, um diese Wassermasse zu erwärmen. Multiplizieren Sie dazu die Wassermasse mit der Temperaturdifferenz und multiplizieren Sie das Ergebnis mit der durchschnittlichen Wärmekapazität des Wassers.
Physikalisches Experiment: 2 kg Wasser um 14 Grad erhitzen
Um dieses Experiment durchzuführen, benötigen wir 2 kg Wasser und Benzin. Die Herausforderung besteht darin, dieses Wasservolumen um 14 Grad zu erhitzen.
Zuerst bereiten wir alle notwendigen Werkzeuge und Zubehör vor. Wir benötigen einen Topf, einen Gasherd oder eine andere Wärmequelle, Benzin und ein Thermometer, um die Temperatur zu messen.
Wir gießen 2 kg Wasser in den fertigen Topf und legen es auf einen Gasherd. Wir schalten den Herd ein und stellen den mittleren Heizpegel ein. Wir warten, bis sich das Wasser erwärmt.
Während sich das Wasser erwärmt, messen wir die Anfangstemperatur mit einem Thermometer. Wir schreiben das Ergebnis auf.
Wenn das Wasser die gewünschte Temperatur erreicht hat, schalten Sie den Herd aus und messen Sie sofort die Endtemperatur. Das resultierende Ergebnis wird mit dem Anfangswert verglichen und wir berechnen den Unterschied in Grad. Bei dieser Aufgabe sind es 14 Grad.
Lassen Sie uns nun das Volumen des verbrannten Benzins berechnen. Dazu verwenden wir die Formel "thermische Leistung" - die Menge an Wärme, die beim Verbrennen von 1 kg Benzin freigesetzt wird.
Das Ergebnis dieser Berechnung wäre die Menge an Benzin, die benötigt wird, um 2 kg Wasser um 14 Grad zu erhitzen.
Berechnungen, um die eingestellte Temperatur zu erreichen
Um die erforderliche Menge an Benzin zu berechnen, die verbrannt werden muss, um 2 kg Wasser um 14 Grad zu erhitzen, müssen die Thermodynamikgesetze und die Wärmeübertragungsgleichung angewendet werden.
Die Gleichung der Wärmeübertragung, die uns nützlich ist, hat die Form:
Q = mcΔT
- Q - die Menge an Wärme, die übertragen werden muss
- m - die Masse der Substanz, die erhitzt werden muss (in diesem Fall sind es 2 kg Wasser)
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes (für Wasser ist dieser Wert 4200 J / kg * ° C)
- ΔT - temperaturunterschied (in diesem Fall ist es 14 Grad)
Zuerst finden wir die Menge an Wärme, die mit der Gleichung übertragen werden muss:
Q = (2 kg) * (4200 J/kg·°C) * (14 Grad)
Wenn wir Berechnungen durchführen, erhalten wir:
Q = 117600 J
Jetzt können wir, wenn wir die Wärmemenge kennen, die Menge an Benzin berechnen, die verbrannt werden muss. Verwenden Sie dazu die folgende Gleichung:
Q = V * Qv
Die Verbrennungswärme von Benzin finden Sie in den Quelltabellen oder verwenden Sie einen Mittelwert, z. B. 44 MJ / kg.
Als nächstes führen wir die Berechnung durch:
117600 J = V * (44 MJ/kg)
V = (117600 J) / (44 MJ/kg)
Wenn wir Berechnungen durchführen, erhalten wir:
V ≈ 2,67 kg
Um also 2 kg Wasser um 14 Grad zu erhitzen, müssen etwa 2,67 kg Benzin verbrannt werden.
