عند استخدام مصباح كحول لتسخين الماء ، من المهم معرفة عدد جرامات الكحول التي يجب حرقها للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة. في هذه المقالة ، سننظر في كيفية حساب هذه القيمة بناء على الشروط المحددة.
لنفترض أن لدينا 580 جراما من الماء ونريد تسخينه إلى 80 درجة مئوية بكفاءة (عامل كفاءة) بنسبة 20٪. تظهر الكفاءة مقدار الطاقة من الوقود المحترق المستخدم لتسخين المياه ، ومقدار الطاقة المفقودة في البيئة.
لحساب كمية الكحول اللازمة لتسخين المياه ، استخدمنا قانون الحفاظ على الطاقة. للقيام بذلك ، اضرب كتلة الماء في فرق درجة الحرارة ، واضرب في الحرارة النوعية للماء واقسمها على الكفاءة.
كمية الكحول المحروقة = (كتلة الماء * فرق درجة الحرارة * السعة الحرارية النوعية للماء) / الكفاءة
- مصباح كحول لتسخين 580 جم من الماء إلى 80 درجة مئوية بكفاءة 20%
- الكمية المطلوبة من الكحول
- تأثير الكفاءة على استهلاك الكحول
- سؤال وجواب
- هل من الممكن استخدام الكحول الأخرى بدلا من الكحول لتسخين المياه في مصباح الكحول?
- كيفية قياس كفاءة مصباح الكحول?
مصباح كحول لتسخين 580 جم من الماء إلى 80 درجة مئوية بكفاءة 20%
يمكن استخدام مصباح الكحول لتسخين 580 جم من الماء إلى 80 درجة مئوية بكفاءة 20٪. مصباح الكحول هو جهاز بسيط يستخدم حرق الكحول لتسخين المياه.
لحساب الكمية المطلوبة من الكحول لهذه المهمة ، عليك أن تأخذ في الاعتبار بعض العوامل. أولا ، احسب كمية الحرارة اللازمة لتسخين 580 جم من الماء إلى 80 درجة مئوية:
س = ماك أوخت
- س هي كمية الحرارة ، ي
- م هي كتلة الماء ، ز
- ج هي الحرارة النوعية للماء ، ي / (ز C ج)
- Δ هو تغير درجة الحرارة ، C ج
بالنسبة للماء ، تبلغ الحرارة النوعية حوالي 4.18 جول/(جم C ج) ، وتغير درجة الحرارة 80 C ج.
ف = 580 ز g 4.18 ي / (ز C ج) 8 80 C ج = 194432 ي
الآن تحتاج إلى حساب كمية الحرارة التي يمكن الحصول عليها من احتراق الكحول. تبلغ الحرارة القياسية لاحتراق الكحول (الإيثانول) حوالي 30.0 كيلوجول/جم.
وفقا للصيغة:
س = مh
- س هي كمية الحرارة ، ي
- م هي كتلة الكحول ، ز
- أوش هو حرارة احتراق الكحول ، ي / ز
194432 ي = م m 30.0 كيلو جول / ز
م = 6.48 جم
وبالتالي ، من أجل تسخين 580 جم من الماء إلى 80 C درجة مئوية بكفاءة 20 ٪ ، من الضروري حرق حوالي 6.48 جم من الكحول.
الكمية المطلوبة من الكحول
لتسخين 580 جراما من الماء إلى 80 درجة مئوية بكفاءة 20 ٪ ، تحتاج إلى معرفة عدد جرامات الكحول التي تحتاج إلى حرقها في موقد الكحول. لحل هذه المشكلة ، يمكنك استخدام الصيغة:
كتلة الكحول = (كتلة الماء * فرق درجة الحرارة * السعة الحرارية النوعية للماء) / (الحرارة النوعية لاحتراق الكحول * الكفاءة)
في حالتنا:
- وزن الماء: 580 جم
- الفرق في درجة الحرارة: 80 C درجة مئوية (درجة حرارة التدفئة-درجة الحرارة الأولية)
- حرارة محددة من الماء: 4.18 ي / (ز * C ج)
- حرارة احتراق الكحول النوعية: 26.7 كيلوجول / جم
- الكفاءة: 20٪ (أو 0.2)
استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
| وزن الكحول: | (580 جم * 80 C ج * 4.18 ج / (ز * C ج)) / (26.7 كيلو جول / جم * 0.2) |
| (241520 ي) / (5.34 كيلو جول) | |
| 45191.68 ح |
وبالتالي ، فمن الضروري حرق ما يقرب من 45191.68 غراما من الكحول لتسخين 580 غراما من الماء إلى 80 C ج بكفاءة 20٪.
تأثير الكفاءة على استهلاك الكحول
تحدد الكفاءة (عامل الكفاءة) كفاءة استخدام الطاقة عند حرق الكحول في موقد الكحول. في سياق موضوع "كم غرام من الكحول يجب حرقها في موقد الكحول لتسخين 580 غرام من الماء إلى 80 C ج بكفاءة 20 ٪" ، من الممكن مناقشة تأثير الكفاءة على استهلاك الكحول.
الكفاءة العالية تعني أن معظم الطاقة المنبعثة من حرق الكحول تستخدم لتسخين المياه. الكفاءة المنخفضة ، على العكس من ذلك ، تعني خسائر كبيرة في الطاقة لا يتم تحويلها إلى حرارة.
يمكن أن تحدث الكفاءة المنخفضة بسبب عوامل مختلفة ، مثل الاحتراق غير الكامل للكحول ، والتصميم غير الصحيح لمصباح الكحول ، وفقدان الحرارة من خلال جهاز التسخين ، وما إلى ذلك. نتيجة للكفاءة المنخفضة ، ستكون هناك حاجة إلى المزيد من الكحول لتحقيق التسخين المطلوب.
الكفاءة العالية ، على العكس من ذلك ، تعني أن الطاقة المنبعثة أثناء احتراق الكحول تستخدم لتسخين المياه قدر الإمكان. يتيح لك ذلك تقليل استهلاك الكحول ، حيث يلزم وقود أقل للوصول إلى درجة الحرارة المحددة.
وبالتالي ، فإن الكفاءة هي عامل مهم يحدد استهلاك الكحول في مصباح الكحول. كلما زادت الكفاءة ، قل الكحول المطلوب لتسخين كمية معينة من الماء إلى درجة حرارة محددة.
سؤال وجواب
هل من الممكن استخدام الكحول الأخرى بدلا من الكحول لتسخين المياه في مصباح الكحول?
من حيث المبدأ ، نعم ، يمكن استخدام الكحوليات الأخرى لتسخين الماء في مصباح الكحول. ومع ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الكحوليات المختلفة لها قدرات وكفاءة حرارية محددة مختلفة. في هذه المهمة ، تم استخدام السعة الحرارية المحددة والكفاءة للكحول (الإيثانول) ، لذلك ، عند استخدام الكحوليات الأخرى ، من الضروري مراعاة خصائصها وإجراء الحسابات المناسبة.
كيفية قياس كفاءة مصباح الكحول?
يمكن قياس كفاءة (عامل الكفاءة) مصباح الكحول باستخدام تجربة بسيطة. أولا ، تحتاج إلى قياس كتلة الكحول التي سيتم استخدامها في مصباح الكحول. ثم تحتاج إلى قياس كتلة الماء ليتم تسخينها ، ودرجة الحرارة الأولية والنهائية للمياه. بعد ذلك ، يمكنك البدء في التدفئة. بعد انتهاء التسخين ، يجب قياس درجة حرارة الماء النهائية مرة أخرى. بعد ذلك ، يمكنك استخدام الصيغة كفاءة = (ف تلقى / ف المنتهية ولايته) * 100 ٪ ، حيث ف تلقى هي كمية الحرارة المستلمة ، ف المنتهية ولايته هي كمية الحرارة التي يمكن الحصول عليها عن طريق الاحتراق الكامل للكحول. ستكون القيمة الناتجة هي كفاءة مصباح الكحول.