Сколько теплоты Q понадобится для кипятения 300 г воды с начальной температурой 50°C, находящейся в алюминиевой

Тема: Расчет теплоты при кипячении

Объяснение: Чтобы найти количество теплоты (Q), необходимой для кипятения воды, мы можем воспользоваться формулой:

Q = m * c * ΔT,

где
Q - количество теплоты,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры.

В данной задаче у нас есть вода массой 300 г и алюминиевая кастрюля массой 400 г. Мы знаем, что удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/кг·C, а удельная теплоемкость алюминия - 920 Дж/кг·C.

Сначала найдем количество теплоты, которое нужно, чтобы нагреть воду до точки кипения (100°C):

Q1 = m1 * c1 * ΔT1,
где
m1 - масса воды,
c1 - удельная теплоемкость воды,
ΔT1 - изменение температуры от начальной до точки кипения.

ΔT1 = 100°C - 50°C = 50°C.

Q1 = 300 г * 4200 Дж/кг·C * 50°C / 1000 = 63000 Дж = 63 кДж.

Затем найдем количество теплоты, необходимое для кипячения воды:

Q2 = m2 * L,
где
m2 - масса воды,
L - удельная теплота парообразования.

Для воды L = 2260 кДж/кг.

Q2 = 300 г * 2260 Дж/г = 678000 Дж = 678 кДж.

И в конце добавим количество теплоты, необходимое для нагревания кастрюли:

Q3 = m3 * c3 * ΔT2,
где
m3 - масса кастрюли,
c3 - удельная теплоемкость алюминия,
ΔT2 - изменение температуры от комнатной до точки кипения.

ΔT2 = 100°C - 20°C = 80°C.

Q3 = 400 г * 920 Дж/кг·C * 80°C / 1000 = 29440 Дж = 29,44 кДж.

Теперь сложим все эти теплоты, чтобы получить общее количество теплоты (Q):

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 63 кДж + 678 кДж + 29,44 кДж = 770,44 кДж.

Пример использования: Найдите количество теплоты, необходимое для кипятения 300 г воды с начальной температурой 50°C, находящейся в алюминиевой кастрюле массой 400 г.

Совет: Для решения данной задачи важно быть внимательным к единицам измерения и правильно использовать удельные теплоемкости и удельную теплоту парообразования. Кроме того, обратите внимание на знаки и преобразование единиц, так как ответ должен быть представлен в килоджоулях.

Дополнительное задание: Сколько теплоты (в джоулях) нужно, чтобы нагреть 500 г пробки с комнатной температуры до 80°C? Удельная теплоемкость пробки составляет 2100 Дж/кг·C.