§ 6. Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении. Удельная теплоемкость

1. Какая физическая величина определяет количество теплоты, которое выделяется при охлаждении на Δt = 1 °C тела массой m = 1 кг? А тела массой m?

Количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела массой m = 1 кг на Δt = 1 °C, определяется удельной теплоемкостью вещества. Для тела массой m количество теплоты определяется по формуле Q = cmΔt.

2. В каких единицах выражается удельная теплоемкость вещества? Как это доказать?

Удельная теплоемкость вещества выражается в джоулях на килограмм-градус Цельсия (Дж/кг·°С). Это можно доказать из формулы Q = cmΔt, где Q измеряется в джоулях, m – в килограммах, а Δt – в градусах Цельсия. Следовательно, удельная теплоемкость c имеет размерность Дж/кг·°С.

3. Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж / (кг · °С). Что это означает?

Это означает, что для нагревания 1 кг воды на 1 °C необходимо передать 4200 Дж тепла.

4. Почему по формуле Q = cmΔt можно рассчитать значение как количества теплоты, необходимого для нагревания, так и количества теплоты, выделяемого при охлаждении тела?

Потому что изменение температуры Δt может быть как положительным (при нагревании), так и отрицательным (при охлаждении). В случае охлаждения Q будет отрицательным, что означает уменьшение внутренней энергии тела.

5. Что называется уравнением теплового баланса? В чем его смысл?

Уравнением теплового баланса называется равенство количества теплоты, отданного более горячим телом, количеству теплоты, полученному более холодным телом, если нет потерь тепла. Его смысл заключается в сохранении энергии: тепло, отданное одним телом, полностью передается другому телу.

Домашнее задание

Налейте в литровую банку до половины объема холодной воды (t₁ = 15–20 °C), добавьте горячей воды (t₂ = 60–70 °C), заполнив объем банки полностью. Измерьте температуру воды в банке. Сделайте вывод.

После добавления горячей воды температура в банке станет промежуточной между t₁ и t₂. Это произойдет из-за того, что горячая вода передаст часть своей теплоты холодной воде, и в итоге установится тепловое равновесие. Температура воды в банке будет зависеть от начальных температур и объемов холодной и горячей воды.