ГДЗ Вопросы 1. Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании? Чтобы вычислить...

Вопросы

1. Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании?

Чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании, необходимо знать:

1. Массу тела ($m$).
2. Изменение температуры тела — на сколько градусов оно нагрелось ($\Delta t = t_2 - t_1$).
3. Род вещества, из которого состоит тело, то есть его удельную теплоёмкость ($c$).

2. Объясните на примере, как рассчитывают количество теплоты, сообщенное телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении.

Пример:
Необходимо рассчитать количество теплоты для нагревания воды массой $m = 2\text{ кг}$ от температуры $t_1 = 20\ ^\circ\text{C}$ до $t_2 = 50\ ^\circ\text{C}$.

1. Удельная теплоёмкость воды равна $c = 4200\text{ Дж}/(\text{кг}\cdot^\circ\text{C})$. Это означает, что для нагревания $1\text{ кг}$ воды на $1\ ^\circ\text{C}$ требуется $4200\text{ Дж}$ энергии.
2. Чтобы нагреть $2\text{ кг}$ воды на $1\ ^\circ\text{C}$, потребуется в $2$ раза больше энергии:
   $$ 4200\text{ Дж}/(\text{кг}\cdot^\circ\text{C}) \cdot 2\text{ кг} = 8400\text{ Дж}/^\circ\text{C} $$
3. Температура изменяется на $\Delta t = 50\ ^\circ\text{C} - 20\ ^\circ\text{C} = 30\ ^\circ\text{C}$. Следовательно, на нагревание всей массы воды на $30\ ^\circ\text{C}$ потребуется:
   $$ Q = 8400\text{ Дж}/^\circ\text{C} \cdot 30\ ^\circ\text{C} = 252\,000\text{ Дж} = 252\text{ кДж} $$

Точно так же рассчитывают количество теплоты при охлаждении: если те же $2\text{ кг}$ воды остынут на $30\ ^\circ\text{C}$, выделится такое же количество теплоты ($252\text{ кДж}$).

3. Напишите формулу для расчета количества теплоты.

Формула для расчёта количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяющегося при его охлаждении:

или

где:

• $Q$ — количество теплоты (Дж);
• $c$ — удельная теплоёмкость вещества ($\text{Дж}/(\text{кг}\cdot^\circ\text{C})$);
• $m$ — масса тела (кг);
• $t_1$ — начальная температура тела ($^\circ\text{C}$);
• $t_2$ — конечная температура тела ($^\circ\text{C}$);
• $\Delta t = t_2 - t_1$ — изменение температуры тела ($^\circ\text{C}$).

При охлаждении тела ($t_1 > t_2$) количество выделившейся теплоты находят как $Q = c m (t_1 - t_2)$.

4. Какой вывод можно сделать из опыта по смешиванию холодной и горячей воды? Почему на практике эти энергии не равны?

• Вывод из опыта: В изолированной системе при теплообмене количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученному холодной водой (выполняется закон сохранения энергии):

  $$ Q_{\text{отд}} = Q_{\text{получ}} $$

• Причина неравенства на практике:
  На практике отданное горячей водой количество теплоты оказывается больше, чем полученное холодной ($Q_{\text{отд}} > Q_{\text{получ}}$). Это происходит потому, что реальная система не является полностью теплоизолированной: часть энергии расходуется на нагревание стенок сосуда (калориметра), опущенного термометра, а также рассеивается в окружающий воздух.