Принимая комнатную температуру за 20 °С, выполните расчёты для следующих ситуаций: а) воду объёмом 2 л нагревают в медном чайнике массой 1,5 кг до кипения; б) алюминиевую кастрюлю массой 500 г с закипевшей водой объёмом 2,5 л сняли с плиты и поставили рядом. Не забывайте указывать знаки «+» или «–» в явном виде.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

а) Для медного чайника:

Расчитаем количество тепла, необходимое для нагревания медного чайника до кипения:
Q1 = cmΔT,
где c - удельная теплоёмкость меди (390 Дж/(кг*°С)),
m - масса медного чайника (1,5 кг),
ΔT - изменение температуры (Тк - Т0), где Тк - температура кипения воды (100 °C), Т0 - начальная температура (20 °C).

ΔT1 = 100 - 20 = 80 °C,
Q1 = 3901,580 = 46800 Дж.

Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для кипения 2 л воды:
Q2 = m*λ,
где λ - теплота парообразования (2260 кДж/кг),
m - масса воды (2 кг).

Q2 = 2260*2 = 4520 кДж = 4520000 Дж.

Итого, общее количество тепла:
Q = Q1 + Q2 = 46800 + 4520000 = 4566800 Дж.

б) Для алюминиевой кастрюли:

Рассчитаем количество тепла, необходимое для кипения 2,5 л воды:
Q1 = m*λ,
где λ - теплота парообразования (2260 кДж/кг),
m - масса воды (2,5 кг).

Q1 = 2260*2,5 = 5650 кДж = 5650000 Дж.

Рассчитаем количество тепла, которое передастся кастрюле при охлаждении:
Q2 = cmΔT,
где c - удельная теплоёмкость алюминия (900 Дж/(кг*°С)),
m - масса кастрюли (0,5 кг),
ΔT - изменение температуры (Т0 - Тк), где Тк - температура окружающей среды (20 °C), Т0 - температура закипевшей воды (100 °C).

ΔT2 = 100 - 20 = 80 °C,
Q2 = 9000,580 = 36000 Дж.

Итого, общее количество тепла:
Q = Q1 + Q2 = 5650000 + 36000 = 5686000 Дж.