Задача о спичке

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%