Какое количество теплоты требуется для нагревания воды массой 0 1: Какое количество теплоты требуется для нагревания воды массой 0,1 кг на 1°C

Количество теплоты, удельная теплоемкость

От чего зависит количество теплоты

Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы или теплопередаче. При явлении теплопередачи внутренняя энергия передается теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Каждое тело при нагревании или охлаждении (при теплопередаче) получает или теряет какое-то количество энергии. Исходя из этого, принято это количество энергии назвать количеством теплоты.

Итак, количество теплоты — это та энергия, которую отдает или получает тело в процессе теплопередачи.

Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды? На простом примере можно понять, что для нагревания разного количества воды потребуется разное количество теплоты. Допустим, возьмем две пробирки с 1 литром воды и с 2-мя литрами воды. В каком случае потребуется большее количество теплоты? Во втором, там, где в пробирке 2 литра воды. Вторая пробирка будет нагреваться дольше, если мы подогреваем их одинаковым источником огня.

Таким образом, количество теплоты зависит от массы тела. Чем больше масса, тем большее количество теплоты требуется для нагрева и, соответственно, на охлаждение тела требуется большее время.

От чего еще зависит количество теплоты? Естественно, от разности температур тел. Но это еще не все. Ведь если мы попытаемся нагреть воду или молоко, то нам потребуется разное количество времени. Т.е получается, что количество теплоты зависит от вещества, из которого состоит тело.

В итоге получается, что количество теплоты, которое нужно для нагревания или количество теплоты, которое выделяется при остывании тела, зависит от его массы, от изменения температуры и от вида вещества, из которого состоит тело.

В чем измеряется количество теплоты

За единицу количества теплоты принято считать 1 Джоуль. До появления единицы измерения энергии ученые считали количество теплоты калориями. Сокращенно эту единицу измерения принято писать — “Дж”

Калория — это количество теплоты, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 грамм воды на 1 градус Цельсия. Сокращенно единицу измерения калории принято писать — “кал”.

1 кал = 4,19 Дж.

Обратите внимание, что в этих единицах энергии принято отмечать пищевую ценность продуктов питания кДж и ккал.

1 ккал = 1000 кал.

1 кДж = 1000 Дж

1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж

Что такое удельная теплоемкость

Каждое вещество в природе имеет свои свойства, и для нагрева каждого отдельного вещества требуется разное количество энергии, т.е. количества теплоты.

Удельная теплоемкость вещества — это величина, равная количеству теплоты, которое нужно передать телу с массой 1 килограмм, чтобы нагреть его на температуру 1 ⁰C

Удельная теплоемкость обозначается буквой c и имеет величину измерения Дж/кг*

Например, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*⁰C.   То есть это то количество теплоты, которое нужно передать 1 кг воды, чтобы нагреть ее на 1 ⁰C

Следует помнить, что удельная теплоемкость веществ в разных агрегатных состояниях различна. То есть для нагревания льда на 1 ⁰C потребуется другое количество теплоты.

Как рассчитать количество теплоты для нагревания тела

Например, необходимо рассчитать количество теплоты, которое нужно потратить для того, чтобы нагреть 3 кг воды с температуры 15 ⁰С до температуры 85 ⁰С. Нам известна удельная теплоемкость воды, то есть количество энергии, которое нужно для того, чтобы нагреть 1 кг воды на 1 градус. То есть для того, чтобы узнать количество теплоты в нашем случае, нужно умножить удельную теплоемкость воды на 3 и на то количество градусов, на которое нужно увеличить температуры воды. Итак, это 4200*3*(85-15) = 882 000.

В скобках мы рассчитываем точное количество градусов, отнимая от конечного необходимого результата начальное

Итак, для того, чтобы нагреть 3 кг воды с 15 до 85 ⁰С, нам потребуется 882 000 Дж количества теплоты.

Количество  теплоты обозначается буквой Q, формула для его расчета выглядит следующим образом:

Q=c*m*(t₂-t₁).

Разбор и решение задач

 

Задача 1. Какое количество теплоты потребуется для нагрева 0,5 кг воды с 20 до 50 ⁰С

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 4200 Дж/кг*⁰С,

t1 = 20 ⁰С,

t2 = 50 ⁰С.

Величину удельной теплоемкость мы определили из таблицы.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=4200*0,5*(50-20) = 63 000 Дж = 63 кДж.

Ответ: Q=63 кДж.

Задача 2. Какое количество теплоты потребуется для нагревания алюминиевого бруска массой 0,5 кг на 85 ⁰С?

Дано:

m = 0,5 кг.,

с = 920 Дж/кг*⁰С,

t1 = 0 ⁰С,

t2 = 85 ⁰С.

Решение:

количество теплоты определяется по формуле Q=c*m*(t₂-t₁).

Подставляем значения:

Q=920*0,5*(85-0) = 39 100 Дж = 39,1 кДж.

Ответ: Q= 39,1 кДж.

Расчет количества теплоты для нагревания тела | 8 класс

Содержание

Количество теплоты — еще один изученный нами вид энергии. Эту энергию тело получает или отдает при теплопередаче. Мы установили, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от массы тела, разности температур и рода вещества. Нам известен физический смысл удельной теплоемкости и некоторые ее табличные значения для разных веществ. В этом уроке мы перейдем к численному расчету количества теплоты, необходимой для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. 

Зачем это нужно? На самом деле, на практике очень часто используют подобные расчеты.

При строительстве зданий и проектировании систем отопления важно знать, какое количество теплоты необходимо отдавать для полного обогрева всех помещений. С другой стороны, также необходима информация о том, какое количество теплоты будет уходить через окна, стены и двери.  

Формула для расчета количества теплоты

Допустим, на нужно узнать, какое количество теплоты получила при нагревании железная деталь. Масса детали $3 \space кг$. Деталь нагрелась от $20 \degree C$ до $300 \degree C$. 

Возьмем значение теплоемкости железа из таблицы — $460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Объясним смысл этой величины: на нагревание куска железа массой $1 \space кг$ на $1 \degree C$ необходимо затратить количество теплоты, равное $460 \space Дж$. 

• Масса детали у нас в 3 раза больше, значит, на ее нагрев потребуется в 3 раза большее количество теплоты — $1380 \space Дж$
• Температура изменилась не на $1 \degree C$, а на $280 \degree C$
• Значит, необходимо в 280 раз большее количество теплоты: $1380 \space Дж \cdot 280 = 386 400 \space Дж$

{"questions":[{"content":"Известно, что при охлаждении слитка золота массой $2 \\space кг$ на $1 \\degree C$ выделяется $260 \\space Дж$. Какое количество теплоты выделится при охлаждении слитка на $10 \\degree C$? [[input-1]] Дж. ","widgets":{"input-1":{"type":"input","inline":1,"answer":"2600"}},"hints":[]}]}

Тогда, формула для расчета количества теплоты, необходимой для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении примет вид:

$Q = cm(t_2 — t_1)$,

где $Q$ — количество теплоты,
$c$ — удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело,
$m$ — масса тела,
$t_1$ — начальная температура тела,
$t_2$ — конечная температура тела.

Чтобы рассчитать количество теплоты, которое необходимо затратить для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость умножить на массу тела и на разность конечной и начальной температур.

Рассмотрим подробнее особенности расчета количества теплоты на примерах решения задач.

Расчет количества теплоты, затраченного на нагревание двух тел

В железный котелок массой $4 \space кг$ налили воду массой $10 \space кг$ (рисунок 1). Их температура $25 \degree C$. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы нагреть котелок и воду до температуры $100 \degree C$?

Рисунок 1. Нагревание воды в котелке.

Обратите внимание, что нагреваться будут сразу два тела: и котелок, и вода в нем. Между постоянно будет происходить теплообмен. Поэтому их температуры мы можем считать одинаковыми. 

Отметим, что массы котелка и воды различные. Также они имеют различные теплоемкости. Значит, полученные ими количества теплоты будет различными.

Теперь мы можем записать условие задачи и решить ее.

Дано:
$m_1 = 4 \space кг$
$c_1 = 460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$m_2 = 10 \space кг$
$c_2 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$t_1 = 25 \degree C$
$t_2 = 100 \degree C$

Q-?

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Для расчета полученного количества теплоты используем формулу $Q = cm(t_2 — t_1)$.

Запишем эту формулу для количества теплоты, полученного котелком:
$Q_1 = c_1m_1(t_2 — t_1)$.

Рассчитаем это количество теплоты:
$Q_1 = 460 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 4 \space кг \cdot (100 \degree C — 25 \degree C) = 1840 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 75 \degree C = 138 000 \space Дж = 138 \space кДж$.

Количество теплоты, полученное водой при нагревании будет равно:
$Q_2 = c_2m_2(t_2 — t_1)$.

Подставим численные значения и рассчитаем:
$Q_2 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 10 \space кг \cdot (100 \degree C — 25 \degree C) = 42000 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 75 \degree C = 3 150 000 \space Дж = 3150 \space кДж$.

Общее количество теплоты, затраченное на нагревание котелка и воды:
$Q = Q_1 +Q_2$,
$Q = 138 \space кДж + 3150 \space кДж = 3288 \space кДж$.

Ответ: $Q = 3288 \space кДж$.

Расчет количества теплоты при смешивании жидкостей

Горячую воду разбавили холодной и получили температуру смеси $30 \degree C$. Горячей воды с температурой $100 \degree C$ при этом было $0.3 \space кг$. Холодная вода имела массу $1.4 \space кг$ и температуру $15 \degree C$. Рассчитайте, какое количество теплоты было отдано горячей водой при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.

Дано:
$c_1 = c_2 = c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$m_1 = 0.3 \space кг$
$m_2 = 1.4 \space кг$
$t_1 = 100 \degree C$
$t_2 = 15 \degree C$
$t = 30 \degree C$

$Q_1 — ?$
$Q_2 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Запишем формулу для расчета количества теплоты, отданного горячей водой при остывании от $100 \degree C$ до $30 \degree C$:
$Q_1 = cm_1(t_1 — t)$.

Рассчитаем эту величину:
$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 0.3 \space кг \cdot (100 \degree C — 30 \degree C) = 1260 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 70 \degree C = 88 200 \space Дж = 88.2 \space кДж$.

Запишем формулу для расчета количества теплоты, полученного холодной водой при нагревании от $15 \degree C$ до $30 \degree C$:
$Q_2 = cm_2(t — t_2)$.

Рассчитаем эту величину:
$Q_1 = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 1.4 \space кг \cdot (30 \degree C — 15 \degree C) = 5880 \frac{Дж}{\degree C} \cdot 15 \degree C = 88 200 \space Дж = 88.2 \space кДж$.

$Q_1 = Q_2 = 88.2 \space кДж$.

Ответ: $Q_1 = Q_2 = 88.2 \space кДж$.

В ходе решения этой задачи мы увидели, что количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой, равны. Другие опыты дают схожие результаты. 

Значит,

Если между телами происходит теплоообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.

{"questions":[{"content":"При смешивании горячей и холодной воды между ними происходит теплообмен.  При этом[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["внутренняя энергия горячей воды увеличивается","внутренняя энергия горячей воды уменьшается","внутренняя энергия холодной воды увеличивается","внутренняя энергия холодной воды уменьшается"],"answer":[1,2]}},"hints":[]}]}

На практике часто получается так, что отданная горячей водой энергия больше, чем полученная холодной. На самом деле, горячая вода при охлаждении передает какую-то часть своей внутренней энергии воздуху и сосуду, в котором происходит смешивание.

Есть 2 способа учесть этот фактор:

• Если мы максимально сократим потери энергии, то добьемся приблизительного равенства отданной и полученной энергий
• Если рассчитать и учесть потери энергии, то можно получить точное равенство

Расчет температуры при известной величине количества теплоты

При нагревании куска меди было затрачено $22 \space кДж$. Масса этого куска составляет $300 \space г$. Начальная температура была равна $20 \degree C$. До какой температуры нагрели кусок меди?

Дано:
$m = 300 \space г$
$t_1 = 20 \degree C$
$c = 400 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$
$Q = 22 \space кДж$

СИ:
$0.3 \space кг$

$22 000 \space Дж$

$t_2 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Запишем формулу для расчета количества теплоты:
$Q = cm(t_2 — t_1)$.

Постепенно выразим из этой формулы искомую температуру $t_2$:
$t_2 — t_1 = \frac{Q}{cm}$,
$t_2 = \frac{Q}{cm} + t_1$.

Рассчитаем $t_2$:
$t_2 = \frac{22 000 \space Дж}{400 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 0.3 \space кг} + 20 \degree C \approx 183 \degree C + 20 \degree C \approx 203 \degree C$.

Ответ: $t_2 \approx 203 \degree C$.

Теплота, работа и энергия

Теплота (энергия)

Единицей СИ для теплоты или энергии является джоуль (Дж) .

При разнице температур

• тепло будет передаваться от теплого тела с более высокой температурой к более холодному телу с более низкой температурой

Другими единицами измерения тепла являются поднять 1 фунт воды на 1 ^o F ) и Калорийность (количество тепла, необходимое для поднятия 1 грамма воды на 1 ^o C ( или 1 К )).

• подробнее  о градусах Цельсия и градусах Кельвина

калорий определяется как количество тепла, необходимое для изменения температуры одного грамма жидкой воды на один градус Цельсия (или один градус Кельвина).

1 кал = 4,184 Дж

1 J = 1 Ws

      = (1 Ws) (1/3600 h/s)

      = 2.78 10 ^-4 Wh

      = 2.78 10 ^-7 кВтч

•  Конвертер единиц измерения

Тепловой поток (мощность)

Теплопередача только в результате разницы температур называется тепловым потоком. Единицы СИ для теплового потока: Дж/с или ватт (Вт) — то же, что и мощность. Один ватт определяется как 1 Дж/с .

Удельная энтальпия

Удельная энтальпия является мерой полной энергии в единице массы. Обычно используемой единицей СИ является Дж/кг или кДж/кг .

Термин относится к полной энергии, обусловленной как давлением, так и температурой жидкости (такой как вода или пар) в любое заданное время и при любых условиях. В частности, энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и работы, совершаемой приложенным давлением.

Теплоемкость

Теплоемкость системы

• количество тепла, необходимое для изменения температуры всей системы на один градус .

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость  (= удельная теплоемкость) – это количество тепла, необходимое для изменения температуры одной единицы массы вещества на один градус .

Удельная теплоемкость может быть измерена в Дж/г K, Дж/кг K , кДж/кг K, кал/гK или БТЕ/фунт ^o F и более.

Никогда не используйте табличные значения теплоемкости, не проверив единицы фактического значения!

• Преобразователь единиц удельной теплоемкости

Удельную теплоемкость для обычных продуктов и материалов можно найти в разделе «Свойства материала».

Удельная теплоемкость — постоянное давление

Энтальпия — или внутренняя энергия — вещества зависит от его температуры и давления.

Изменение внутренней энергии по отношению к изменению температуры при фиксированном давлении равно Удельной теплоемкости при постоянном давлении — c _p .

Удельная теплоемкость – постоянный объем

Изменение внутренней энергии по отношению к изменению температуры при фиксированном объеме – это удельная теплоемкость при постоянном объеме – c _v .

Если давление не очень высокое, работой, совершаемой давлением на твердые и жидкие тела, можно пренебречь, а энтальпию можно представить только компонентом внутренней энергии. Можно сказать, что теплоты постоянного объема и постоянного давления равны.

для твердых веществ и жидкостей

C _P = C _V (1)


. Специальное тепло представляет собой количество энергии, необходимое для повышения 1 KG из вечности, на 1 ^{. C (или 1 K)} , и его можно рассматривать как способность поглощать тепло. Единицы удельной теплоемкости в системе СИ равны Дж/кгК (кДж/кг ^o Кл) . Вода имеет большую удельную теплоемкость 4,19.кДж/кг ^o C по сравнению со многими другими жидкостями и материалами.

• Вода хороший теплоноситель!

Количество тепла, необходимое для повышения температуры

Количество тепла, необходимое для нагрева субъекта от одного уровня температуры до другого, может быть выражено как:

Q = C _P M DT (P M DT (P 2)

где

Q = количество тепла (KJ)

C _P = Удельное тепло (кДж/кгк)

M = масса (кг)

DT = масса (кг)

DT = MASS (KG)

DT . горячая и холодная сторона (K)

Пример Нагрев воды

Рассмотрим энергию, необходимую для нагрева 1,0 кг воды от 0 ^o C до 100 ^o C воды 4.19 кДж/кг ^o C :

Q = (4,19 кДж/кг ^O C ) (1,0238 8884 ( (. 8 ( (8 ( ( (8 ( ) (1,023888 ( ) (1,0238888 ( ) (1,012388 (. (0 ^o C))

    = 419 (кДж)

Работа

С технической точки зрения работа и энергия представляют собой одну и ту же сущность, но работа является результатом того, что направленная сила (вектор) перемещает объект в том же направлении.

Количество выполненной механической работы можно определить с помощью уравнения, полученного из ньютоновской механики

Работа = прикладная сила x Расстояние перемещено в направлении силы

или

W = F L (3)

, где

W = Работа (NM, NM, , где

W = Work (NM, NM, NM, . J)

F ​​= приложенная сила (Н)

l = пройденная длина или расстояние (м)

Работу также можно описать как произведение приложенного давления и вытесненного объема:

Работа = приложенное давление x смещенное объем

или

W = P A L (3B)

, где

P = Applied Diface (n/M ²

P = Applied Difsied (N/M ² , PA. )

A = площадь под давлением (м ² )

l = длина или расстояние, на которое область под давлением перемещается под действием приложенной силы (м)

Пример — работа, совершаемая силой

Работа, проделанная с помощью силы 100 N Перемещение корпуса 50 м , можно рассчитать как

W = (100 N) (50 м)

= 5000 (nm, j. )

Единицей работы является джоуль, Дж, который определяется как количество работы, выполненной, когда сила 1 ньютон действует на расстоянии 1 м в направлении силы.

1 Дж = 1 Н·м

Пример — работа силы тяжести

Работа, проделанная при подъеме массы 100 кг , высота 10 м может быть рассчитана как

W = F _G H

= M G H

= (100 KG) (9,81 м/с ² ) (10 м)


= 9810 (нм, J)

, где

F ​​ _G = Pist or Gravity of of of of of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of at of grav N)

g = ускорение свободного падения 9.81 (м/с ² )

H = высота (M)


• Hydro Power

В Imperial Units. (фунт-сила) поднимается вертикально против силы тяжести на расстояние 1 фут . Единица называется lb ft .

• масса и вес

Объект массой 10 пулек поднимается 10 футов . The work done can be calculated as

  W = F _g h

     = m g h

     = (10 slugs) (32.17405 ft/s ² ) (10 feet)

     = 3217 lb _f ft

Пример. Работа, связанная с изменением скорости м/с

can be calculated as


W = (v ₂ ² — v ₁ ² ) m / 2


  = ((20 m/s) ² — (10 м / с) ² ) (100 кг) / 2


= 15000 (нм, J)

, где

V ₂ = Финал Velocit /с)

v ₁ = начальная скорость (м/с)


Энергия

Энергия — это способность совершать работу (в переводе с греческого — «работа внутри»). Единицей СИ для работы и энергии является джоуль, определяемый как 1 Нм .

• больше единиц энергии

Движущиеся объекты могут выполнять работу, потому что они обладают кинетической энергией. («кинетический» в переводе с греческого означает «движение»).

Количество кинетической энергии, которой обладает объект, может быть рассчитано как

E _k =1/2 м v ² (4)


, где

M = масса объекта (кг)

V = скорость (м/с)

9004. (запасенная энергия) называется потенциальной энергией. Это энергия, связанная с силами притяжения и отталкивания между объектами (гравитацией).

Полная энергия системы состоит из внутренней, потенциальной и кинетической энергии. Температура вещества напрямую связана с его внутренней энергией. Внутренняя энергия связана с движением, взаимодействием и соединением молекул внутри вещества. Внешняя энергия вещества связана с его скоростью и местоположением и представляет собой сумму его потенциальной и кинетической энергии.

GCE Buddy — тепловые возможности

Формула изменения тепла

• Q = MCθ

Electric Hearter

Eyerte Supplion, Enection Energy Energy Supplion, E = PELECTER 9. 000.9069.906.
999999999999999.9069. 9063 99999.9069.

Подведенная энергия, E = полученная энергия, Q

Pt = mcθ

E ​​= электрическая энергия (Дж или Нм)

P = мощность электронагревателя (Вт)

t = время (в секундах) ) (с)

Q = теплоотдача (Дж или Нм)

m = масса (кг)

c = удельная теплоемкость (Дж кг ^{-1 o} C ^-1 )

θ = изменение температуры ( ^o )

Смешивание 2 жидкости

Увеличение тепла по жидкости 1 = Потеря тепла. = м ₂ c ₂ θ ₂

m ₁ = mass of liquid 1

c ₁ = specific heat capacity of liquid 1

θ ₁ = изменение температуры жидкости 1

m ₂ = масса жидкости 2

c ₂ = удельная теплоемкость жидкости 2

θ ₂ = изменение температуры жидкости 2

9 Скрытая теплоемкость0009

Q = ML

Q = Изменение тепла (J или NM)

M = масса (кг)

L = Специфическое латентное тепло (J KG ^-1 )

Пример 7778 59595959595959595959595959595959595959595954959595959595959595959595959595 595959595959595959595959595959595959595959595959595959595959595959595959595 9004 9004 9009 9025

1. В сосуд с незначительной теплоемкостью помещена вода массой 0,20 кг при температуре 0°С. Электрический нагреватель мощностью 24 Вт помещается в воду и включается. Когда температура воды достигает 12°C, нагреватель выключается.

а) Рассчитайте время, на которое включается обогреватель. Предположим, что теплоемкость воды равна 4200 Дж/кгК 9 .0007

b) Кубик льда массой 0,020 кг добавляют к 0,20 кг воды при 0°C в том же сосуде и включают нагреватель. Предполагая, что весь лед имеет температуру 0°C, рассчитайте, через какое время температура воды достигнет 12°C. Предположим, что удельная скрытая теплота плавления на льду равна 0,34 МДж/кг

Растворы

0,20 × 4200 × 12

t = 420

—> Нагреватель включается на 420 с.

b) Теплота, поглощаемая льдом = Теплота, используемая для таяния льда + Теплота, используемая для повышения температуры ледяной воды с 0°C до 12°C × 12)

= 8816 Дж

Время t = 8816/24

= 367 с

1. При повышении температуры тела его

а. внутренняя энергия уменьшается

б. внутренняя энергия остается постоянной

c. внутренняя энергия возрастает

d. теплоемкость увеличивается

2. Внутренняя энергия тела измеряется в

а. кг

б. °С

в. J

д. JK ^-1

3. Теплоемкость бутылки с водой 2100 Дж°C ^-1 . Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду с 30°С до 50°С?

906:45 а. 2100J

б. 4200J

в. 42000J

д. 63000J

4. Если к двум металлическим стержням, A и B, подводится одинаковое количество тепла, температура стержня B повышается меньше. Какое из следующих утверждений о теплоемкости стержней А и В верно?

а. Теплоемкость А меньше, чем у В

b. Теплоемкость B меньше, чем у A

c. Теплоемкость А равна нулю

д. Теплоемкость B равна нулю

5. Теплоемкости 10 г воды и 1 кг воды находятся в соотношении

а. 1 : 10

б. 10 : 1

в. 1 : 100

д. 100 : 1

6. 1 кг вещества Х с удельной теплоемкостью 2 кДжкг ^-1 °С ^-1 нагревается от 3.0°С до 3. Предполагая отсутствие потерь тепла, необходимое количество тепла составляет

а. 7,5 кДж

б. 18 кДж

в. 80 кДж

д. 120 кДж

7. Какое количество теплоты потребуется для повышения температуры 20 г воды с 10°С до 20°С, если удельная теплоемкость воды равна 4,2 Джг ^-1 °С ^-1 ?

а. 1,68 Дж

б. 84 Дж

в. 840 Дж

д. 1680 Дж

8. При охлаждении 2 кг металла с 50°С до 40°С выделяется 4000 Дж энергии. Удельная теплоемкость металла, в Дж ^-1 °C ^-1 , is

а. 40

б. 50

в. 200

д. 400

9. Как изменится температура при подаче 42 кДж энергии на 5 кг воды? (Удельная теплоемкость воды составляет 4200 JKG ^-1 ° C ^-1

A. 2 ° C

B. 5 ° C

C. 8.4 ° C

9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069 9069

B. 5 ° C

C. 10°C

10. Кусок меди массой 2 кг охлаждают со 150°С до 50°С. Удельная теплоемкость меди 400 Джкг. Потери тепла

а. 800J

б. 4000J

в. 40000J

д. 80000J

11. 2 кг масла нагревается с 30°C до 40°C за 20 с. Удельная теплоемкость масла 8 кДжкг ^-1 °С ^-1 . Мощность нагревателя

а. 8 Вт

б. 8 кВт

в. 24 кВт

д. 32 кВт

12. Погружной нагреватель мощностью 200 Вт помещается в большую глыбу льда при температуре 0°C. Скрытая теплота плавления льда 300 Дж/г. Сколько времени потребуется, чтобы растопить 20 г льда?

а. 13с

б. 15с

в. 30-е годы

д. 60s

13. Погружной нагреватель мощностью 150 Вт помещается в большую глыбу льда при температуре 0°C. Удельная скрытая теплота плавления льда 300 Дж/г. Сколько времени потребуется, чтобы растопить 10 г льда?

а. 2с

б. 5с

в. 20с

д. 150с

эл. 4500 с

14. Анилин плавится при -6°С, кипит при 184°С. При какой температуре анилин не будет жидкостью?

а. -9°C

б. -3°C

в. 25°C

d. 100°C

e. 102°C

15. Медь массой 2 кг нагревается в течение 40 с нагревателем мощностью 100 Дж/с. Удельная теплоемкость меди 400 Дж/кгК. Что такое повышение температуры?

а. 5 К

б. 10 К

в. 20 К

д. 50 K

16. Когда в воде быстро образуются пузыри, а температура воды остается постоянной,

a. частицы воды расходятся все дальше друг от друга

б. частицы воды движутся быстрее

c. частицы воды движутся быстрее и дальше друг от друга

d. частицы воды движутся медленнее и ближе друг к другу

17. Чайник мощностью 2 кВт с кипящей водой поставлен на весы. Его оставляют там и продолжают кипятить в течение 5 минут. Показание баланса меняется на 0,2 кг. Что дает эта информация в качестве оценки удельной скрытой теплоты парообразования воды?

а. 2000 Дж/кг

б. 3000 Дж/кг

в. 50 000 Дж/кг

d. 3 000 000 Дж/кг

18. Удельная теплоемкость меди 400 Дж/(кгºC). Медь массой 2 кг нагревается в течение 40 с нагревателем мощностью 100 Вт. Каково максимально возможное повышение температуры?

а. 5ºC

б. 10ºC

c. 20ºC

d. 50ºC

MCQ Ответы

1. C

2. C

3. C

4. A

5. C

6. D

7. C

8. C

999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999.
999999999999999999999999999999999999999999999999999.

7. . a

10. d

11. b

12. c

13. c

14. a

15. a

16. a

17. d

18. a

Структурированный вопрос Работающие решения

1. Установлено, что электрический нагреватель мощностью 12 кВт, работающий на заявленной мощности, нагревает 5 кг воды с 20°C до 35°C за полминуты. Удельная теплоемкость воды 4200 Джкг-1°С-1

а. Вычислите

i) тепло, выделяемое нагревателем за полминуты

ii) тепло, поглощаемое водой за полминуты

Решение

1i. 12000 х 30 = 360 кДж

1ii. 5 х 42000 х 15 = 315 кДж

1б. Потери тепла в окружающую среду

b. Учитывайте разницу в ответах на вопросы ai и ii. [1]

2. Свинцовый кубик массой 0,25 кг падает из состояния покоя с высоты 12 м на землю. Рассчитайте, пренебрегая потерями на трение,

а. потеря потенциальной энергии куба

б. выигрыш в кинетической энергии куба

c. скорость куба в момент удара о землю

д. повышение температуры куба после удара о землю, предполагая, что вся кинетическая энергия превращается во внутреннюю энергию куба. [8]

Сила тяжести на массу 1кг=10Н Удельная теплоемкость свинца=0,13 кДж/(кгК)

Раствор

2a. потеря р.э. куба = mgh = 0,25 x 10 x 12 = 30 Дж

2b. выигрыш в к.э. куба = потеря p.e. куба = 30 Дж

2c. 1/2 мВ ² = 30

1/2 x 0,25 x v ² = 30

v = 15,5

скорость куба в момент удара о землю = 15,5 м/с

2d. внутренняя энергия куба = выигрыш в к.э. куба

mcθ = 30

0,25 x 130 x θ = 30

θ = 0,923 ^o C

3. Лимонад можно охладить, добавив в него кусочки льда. Студент обнаружил, что 70 г льда при температуре 0°С охлаждают 0,30 кг лимонада с 28°С до 7°С.

Скрытая теплота плавления льда 0,33 МДж/кг.

Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/кгК.

Определить

а. энергия, полученная льдом при таянии

b. энергия, полученная растаявшим льдом

c. энергия, потерянная лимонадом

d. значение удельной теплоемкости лимонада

Раствор

3а. энергия, приобретаемая льдом при таянии = ml = 0,07 x (3,3 x 10 ⁵ ) = 23100 Дж

3b. энергия, полученная растаявшим льдом = mcθ = 0,07 x 4200 x 7 = 2058 Дж

3c. потери энергии лимонадом = 23100 + 2100 = 25200 Дж

3d. потери энергии лимонадом = 25200 Дж

mcθ = 25200

0,3 x c x 21 = 25200

c = 4000 Дж/кгK

4. С помощью газовой горелки нагревают 0,50 кг воды в стакане. Температура воды повышается от 15 ^o C до 60 ^o C через 60 с. Считая, что удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг·К, рассчитайте среднюю скорость, с которой тепло передается воде.

Раствор

4. Тепло, полученное водой = 0,5 x 4200 x (60 — 15) = 94500 Дж

Средняя скорость теплопередачи = полученное тепло / затраченное время = 94500 / 60 = 1575 Дж/с
9 5. Нагреватель электрического чайника рассчитан на 2,0 кВт.

д.в. Вычислите, за какое время температура 1,5 кг воды в чугунном котле повысится с 15 ^o C до 100 ^o C. составляет 4200 Дж/кгК. Без учета тепловых потерь и тепла, необходимого для повышения температуры материала котла

aii. Рассчитайте стоимость нагрева воды, принимая, что 1 кВт/ч энергии стоит 6,0 пенсов

б. Нагревательный элемент работает от сети 250 В переменного тока. поставлять. Рассчитать

i. ток через нагревательный элемент

ii. сопротивление нагревательного элемента

Раствор

5ai. необходимое количество тепла = 1,5 x 4200 x (100 — 15) = 535500 Дж

Мощность = 2000 Вт

Мощность = Энергия / Время

Время = 535500 / 2000 = 267,75 с

aii. потребляемая энергия = мощность x время = 2 x (267,75/3600) = 0,14875

Стоимость = 2 x 0,14875 x 6 = 0,89 пенса

bi. ток в нагревательном элементе = мощность / напряжение = 2000 / 250 = 8А

bii. сопротивление = напряжение / ток = 250 / 8 = 31,25 Ом

6a. Что понимают под скрытой теплотой плавления твердого тела?

6б. Тепловая энергия подводится к плавящемуся твердому телу с постоянной мощностью 2000 Вт. Рассчитайте массу твердого вещества, перешедшего в жидкость за 2,0 мин. Предположим, что удельная скрытая теплота плавления твердого тела равна 95000 Дж/кг и что теплообменом с окружающей средой можно пренебречь.

Раствор

6а.