Яка кількість тепла потрібна для нагрівання алюмінієвої каструлі масою 800 г та води об ємом 5 л з температури 10°C

Тема урока: Расчет количества тепла для нагрева воды и кастрюли

Пояснение:
Чтобы рассчитать количество тепла, необходимое для нагревания алюминиевой кастрюли массой 800 г и воды объемом 5 л от температуры 10°C до кипения, мы будем использовать следующую формулу:

Q = m * c * ΔT

где:
Q - количество тепла, выраженное в джоулях (Дж)
m - масса вещества, выраженная в килограммах (кг)
c - питомая теплоемкость вещества, выраженная в джоулях на килограмм на градус Цельсия (Дж/(кг·°C))
ΔT - изменение температуры, выраженное в градусах Цельсия (°C)

Для расчета количества тепла, необходимого для нагрева алюминиевой кастрюли, мы должны знать питомую теплоемкость алюминия, которая равна 920 Дж/(кг·°C). Масса кастрюли составляет 800 г, поэтому массу нужно преобразовать в килограммы, деля на 1000: 800 г = 0,8 кг.
Предполагая, что нет потерь тепла в процессе нагревания, изменение температуры алюминиевой кастрюли равно изменению температуры воды, то есть ΔT = (100°C - 10°C) = 90°C.

Для расчета количества тепла, необходимого для нагрева воды, мы также должны знать питомую теплоемкость воды, которая равна 4200 Дж/(кг·°C). Массу воды нужно преобразовать в килограммы, используя плотность воды: плотность воды = 1000 кг/м³ = 1 кг/л, следовательно, масса воды равна 5 кг.

Теперь мы можем приступить к расчетам:

Количество тепла для нагрева алюминиевой кастрюли:
Qкастрюля = mкастрюля * cалюминий * ΔT = 0,8 кг * 920 Дж/(кг·°C) * 90°C

Количество тепла для нагрева воды:
Qвода = мвода * cвода * ΔT = 5 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 90°C

Общее количество тепла для нагрева кастрюли и воды:
Qобщее = Qкастрюля + Qвода

Окончательный расчет даст вам количество тепла, выраженное в джоулях (Дж), необходимое для нагревания кастрюли и воды до кипения.

Демонстрация:

Задача: Вычислите, сколько тепла потребуется для нагревания алюминиевой кастрюли массой 800 г и воды объемом 5 л с температурой 10°C до кипения.

Совет:
При решении подобных задач обратите внимание на единицы измерения и правильность преобразования массы в килограммы. Также учтите, что данная формула не учитывает потери тепла в процессе нагревания.

Закрепляющее упражнение:
Какое количество тепла будет необходимо для нагревания алюминиевой кастрюли массой 1,2 кг и воды объемом 3 л с температурой 20°C до кипения? (Значения питомой теплоемкости алюминия и воды такие же, как в исходной задаче)

Тема: Тепловой расчет

Инструкция: Чтобы решить данную задачу, необходимо использовать формулу для расчета количества тепла.

Количество тепла, необходимое для нагревания объекта, можно найти с использованием следующей формулы:

Q = m * c * Δt

где:
Q - количество тепла,
m - масса объекта,
c - питомая теплоемкость объекта,
Δt - изменение температуры.

Для решения этой задачи нам понадобятся значения питомой теплоемкости алюминия и воды.

В данном случае масса алюминиевой кастрюли составляет 800 г (или 0.8 кг), а объем воды - 5 л (или 5000 мл).

1 л воды эквивалентен 1 кг (из-за плотности воды), поэтому масса воды будет 5 кг (5000 г).

Затем мы находим изменение температуры (Δt). В данном случае вода должна нагреться от 10°C до точки кипения (100°C), то есть, Δt = 100°C - 10°C = 90°C.

Теперь мы можем подставить все значения в формулу:

Q = (масса алюминия * питомая теплоемкость алюминия * Δt) + (масса воды * питомая теплоемкость воды * Δt)

Q = (0.8 кг * 920 Дж/(кг·°C) * 90°C) + (5 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 90°C)

Q = 66240 Дж + 189000 Дж

Q = 255240 Дж

Таким образом, для нагревания алюминиевой кастрюли массой 800 г и воды объемом 5 л с температурой 10°C до кипения потребуется 255240 Дж тепла.

Совет: При решении задач по теплообмену, важно быть внимательным к единицам измерения и конвертировать их в соответствующие значения, если это необходимо.

Ещё задача: Какое количество тепла требуется для нагревания стали массой 2.5 кг от 20°C до 100°C, если питомая теплоемкость стали составляет 460 Дж/(кг·°C)? (Ответ в Дж)