Какой объем метана (в литрах, при нормальных условиях), необходимо сжечь, чтобы нагреть 2 кг воды от 20°C до 70°C, если

Для решения данной задачи, нам необходимо выполнить несколько шагов.

1. Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева 2 кг воды от 20°C до 70°C.

Количество тепла можно рассчитать с помощью формулы:

Q = m * c * ΔT

где:
Q — количество тепла, Дж
m — масса вещества, кг
c — теплоемкость воды, Дж/(кг·°C)
ΔT — изменение температуры, °C

В данном случае:
m = 2 кг
c = 4200 Дж/(кг·°C)
ΔT = 70°C — 20°C = 50°C

Подставляем значения в формулу:

Q = 2 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 50°C = 420000 Дж

2. Переведем количество тепла из Дж в кДж, так как в условии задачи указан тепловой эффект сгорания 1 моля метана в кислороде в кДж.

420000 Дж = 420 кДж

3. Рассчитаем количество молей метана, которые должны сгореть, чтобы выделить необходимое количество тепла.

Тепловой эффект сгорания одной моли метана составляет 890 кДж.

Подставляем значения в формулу:

Количество молей = тепловой эффект сгорания / энергия на одну молекулу метана

Количество молей = 420 кДж / 890 кДж/моль = 0.471 моль

4. Рассчитаем объем метана в литрах, используя объем одной моли газа при нормальных условиях.

Объем одной моли газа при нормальных условиях составляет 22.4 литра.

Подставляем значения в формулу:

Объем метана = количество молей * объем одной моли газа

Объем метана = 0.471 моль * 22.4 л/моль = 10.55 литра

Таким образом, чтобы нагреть 2 кг воды от 20°C до 70°C, необходимо сжечь примерно 10.55 литра метана при нормальных условиях.