Kolik alkoholu se spálí, aby se zahřálo 2 kg: výpočet energie spalování alkoholu

Spalování alkoholu je jedním z nejznámějších a nejrozšířenějších fyzikálních procesů. Naučit se vypočítat energii spalování alkoholu je úkol, který řeší více než jedna generace studentů ve škole.

Alkohol (ethanol) je organická chemická látka, která se používá v různých oblastech našeho života. Během spalování uvolňuje energii ve formě tepla a světla. Výpočet energie spalování alkoholu umožňuje určit, kolik tepla se uvolní při spalování určitého množství této látky.

Pro výpočet energie spalování alkoholu je nutné znát jeho vzorec (C2H5OH) a umět použít příslušné chemické rovnice. Podle rovnice reakce spalování alkoholu:

C2N5ON + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

je známo, že každý mol alkoholu při spalování tvoří 2 moly oxidu uhličitého a 3 moly vody. Pro výpočet energie spalování alkoholu je nutné znát jeho molární hmotnost, která je 46 g / mol.

Kolik energie se uvolňuje při spalování alkoholu?

Alkohol spaluje teplo, což umožňuje jeho použití jako zdroje energie. Energie spalování alkoholu se vypočítá podle vzorce:

Spalovací energie = hmotnost alkoholu x měrné spalovací teplo

Měrné teplo spalování je množství tepla uvolněného při spalování jednotky látky. U etylalkoholu je specifické spalovací teplo přibližně 30 MJ / kg (megajoule na kilogram).

Řekněme, že máme 2 kg alkoholu. Vložíme hodnoty do vzorce:

Spalovací energie = 2 kg x 30 MJ / kg = 60 MJ

Tímto způsobem se při spalování 2 kg alkoholu uvolní přibližně 60 megajoulů energie.

Výpočet energie spalování alkoholu

Pro výpočet energie spalování alkoholu je nutné znát entalpii spalování dané látky, tedy množství energie, které se uvolňuje nebo absorbuje při plném spalování 1 mol látky.

Alkohol (etanol) má chemický vzorec C₂H₅OH. Jeho spalovací entalpie je asi 1360 kJ/mol.

Pro výpočet energie spalování alkoholu je třeba vzít v úvahu množství látky. Pokud je známa hmotnost alkoholu, můžete použít molární hmotnost k převodu hmoty do množství látky.

Řekněme, že musíme ohřát 2 kg alkoholu. Je to přibližně 22 mol alkoholu, za předpokladu molární hmotnosti alkoholu kolem 46 g/mol.

Nyní je možné provést výpočet energie spalování alkoholu vzhledem k množství látky:

Energie spalování alkoholu = entalpie spalování alkoholu × množství látky

Spalovací energie alkoholu = 1360 kJ/mol × 22 mol = 29920 kj.

K ohřevu 2 kg alkoholu tedy bude potřeba asi 29920 kJ energie, kterou jeho spalování uvolní.

Všimněte si, že výpočty v tomto článku jsou založeny na přibližných číslech a slouží pouze k informačním účelům. Skutečné hodnoty se mohou mírně lišit.

Jakou teplotu lze zahřát spalováním alkoholu?

Pro výpočet teploty, kterou lze ohřát spalováním alkoholu, je třeba vzít v úvahu spalovací energii alkoholu a hmotnost látky, kterou je třeba ohřát. Každý mol alkoholu může při spalování uvolňovat určité množství energie. Hustota ethylalkoholu je přibližně 0,79 g/ml.

Pro výpočet použijeme následující vzorec:

Spalovací energie = molová hmotnost * spalovací energie * množství molů

Pokud je známo množství hmoty alkoholu, které má být spáleno, najdeme množství molů:

Počet molů = hmotnost / molová hmotnost

Pomocí výsledné hodnoty počtu molů můžeme vypočítat spalovací energii:

Spalovací energie = mol hmotnost * spalovací energie * (hmotnost / mol hmotnost)

Když známe spalovací energii a hmotnost látky, kterou je třeba zahřát, můžeme najít změnu teploty pomocí rovnice tepelné rovnováhy:

Změna teploty = spalovací energie / (hmotnost * tepelná kapacita)

Nastavením hodnoty hmotnosti a spalovací energie v rovnici tepelné rovnováhy můžeme vypočítat teplotu, kterou lze ohřát:

Teplota = počáteční teplota + změna teploty

Tím, že známe spalovací energii alkoholu a hmotnost látky, kterou je třeba ohřát, můžeme vypočítat teplotu, které lze dosáhnout spalováním alkoholu.