Задание № 5 Задача о спичке Условие задачи 5. Оценить мощность горящей спички и сравнить ее с экспериментальным значением. Решение Идея решения: При горении развивается тепло, освобождается энергия. Масса спички 0,1 г (определяем взвешиванием. Теплоту сгорания древесины примем равной 13 МДж/кг (осина). Можно определить по часам, что спичка сгорает примерно за 25 секунд. Тогда 13 МДж/кг * 0,0001 кг получится 1300 Дж, выделяется при сгорании целой спички, тогда в одну секунду 1300/25=50,2 Вт. Следовательно, мощность горящей спички можно принять примерно 50 Вт. Проверка экспериментального значения • • • • • Нами принята следующая идея: Будем рассматривать процесс плавления льда, т.к. при этом температура процесса неизменна – 0. Температура наперстка тоже 0, им можно пренебречь. Соотношение лед-вода в начале опыта может быть любым. В расчет пойдет только вода, получившаяся при таянии льда от спичек. Спички будут гореть одновременно, чтобы сократить время опыта и повысить точность. Ход опыта 1. 2. 3. 4. 5. 6. В наперсток налить воду и заморозить в холодильнике. Дождаться начала таяния льда и слить воду. Сделать «костер» из 3 спичек, на нем нагреть наперсток со льдом, замерить время горения спичек. Слить вновь образовавшуюся воду и взвесить ее. Рассчитать количество теплоты пошедшее на получение вновь образовавшейся воды, как Q=Δm*λ Рассчитать мощность одной спички. Расчет по опытной проверке Масса растаявшей воды 1, 58 г. Удельная теплота плавления для по таблице 330 кДж/кг. Тогда полученное льдом тепло от сгорания трех спичек составит 521,4 Дж. Расчетная мощность спички равна 7 Вт. То, что экспериментальные данные сильно отличаются от расчетных, неудивительно, КПД процесса вполне может быть около 15%