Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы вскипятить воду массой 30г, находящуюся в стальном чайнике массой 200г при изначальной температуре 10°С?
Для решения данной задачи нам понадобятся формула для расчета количества теплоты и данные о теплоемкости воды и стали.
Формула для расчета количества теплоты выглядит следующим образом:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество теплоты (в джоулях),
m - масса вещества (в граммах),
c - теплоемкость вещества (в джоулях на грамм на градус Цельсия),
ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).
Для воды теплоемкость (c) составляет около 4,18 Дж/(г*°C), а для стали примем значение 0,46 Дж/(г*°C).
Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
Температура кипения не важна для стали, так как она необходима лишь для кипячения воды. Значит, ΔT_стали равно 0:
ΔT_стали = 0.
А это значит, что количество теплоты для нагрева стального чайника равно нулю:
Q_стали = 200 г * 0,46 Дж/(г*°C) * 0.
Q_стали = 0 Дж.
Итак, для вскипячивания воды массой 30 г, находящейся в стальном чайнике массой 200 г при изначальной температуре 10°C, необходимо 11322 Дж теплоты.
Количество теплоты для нагрева самого чайника из стали равно нулю, так как его температура не изменяется при нагревании воды.
Формула для расчета количества теплоты выглядит следующим образом:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество теплоты (в джоулях),
m - масса вещества (в граммах),
c - теплоемкость вещества (в джоулях на грамм на градус Цельсия),
ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).
Для воды теплоемкость (c) составляет около 4,18 Дж/(г*°C), а для стали примем значение 0,46 Дж/(г*°C).
Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
Q_воды = m_воды * c_воды * ΔT_воды,
где m_воды = 30 г, c_воды = 4,18 Дж/(г*°C), ΔT_воды = T_кипение - T_начальная.
Чтобы узнать ΔT_воды, найдем разницу между температурой кипения и начальной температурой:
T_кипение - T_начальная = ΔT_воды.
Температура кипения воды составляет 100°C, а начальная температура - 10°C:
100°C - 10°C = 90°C.
Теперь можем рассчитать количество теплоты для нагрева воды:
Q_воды = 30 г * 4,18 Дж/(г*°C) * 90°C.
Выполняем вычисления:
Q_воды = 11322 Дж.
Перейдем к расчету количества теплоты, необходимого для нагрева стального чайника:
Q_стали = m_стали * c_стали * ΔT_стали,
где m_стали = 200 г, c_стали = 0,46 Дж/(г*°C), ΔT_стали = T_кипение - T_начальная.
Рассчитаем разницу температур для стали:
T_кипение - T_начальная = ΔT_стали.
Температура кипения не важна для стали, так как она необходима лишь для кипячения воды. Значит, ΔT_стали равно 0:
ΔT_стали = 0.
А это значит, что количество теплоты для нагрева стального чайника равно нулю:
Q_стали = 200 г * 0,46 Дж/(г*°C) * 0.
Q_стали = 0 Дж.
Итак, для вскипячивания воды массой 30 г, находящейся в стальном чайнике массой 200 г при изначальной температуре 10°C, необходимо 11322 Дж теплоты.
Количество теплоты для нагрева самого чайника из стали равно нулю, так как его температура не изменяется при нагревании воды.