1. Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка массой 250 г, охлаждаясь до 14 °С?

2. На сколько градусов нагреется алюминиевая деталь массой 200 г, если ей передать такое же количество теплоты, какое идёт на нагревание воды массой 230 г от 20 °С до кипения?

3. Раскалённый уголь, уложенный на металлическую пластинку, быстро гаснет, а на деревянной поверхности продолжает тлеть. Почему?

1. Количество теплоты, которое отдаст стакан кипятка

Используем формулу:

где:

• $c=4200\ \text{Дж/(кг·°C)}$ — удельная теплоёмкость воды;

• $m=250\ \text{г}=0{,}25\ \text{кг}$;

• начальная температура кипятка $t_1=100^\circ\text{C}$;

• конечная температура $t_2=14^\circ\text{C}$.

Изменение температуры:

Тогда:

Ответ: стакан кипятка отдаст 90,3 кДж теплоты.

2. Нагревание алюминиевой детали

Сначала найдём количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой 230 г от $20^\circ\text{C}$ до температуры кипения.

Масса воды:

Изменение температуры:

Количество теплоты:

Теперь это же количество теплоты передаётся алюминиевой детали.

Для алюминия:

• $m_{\text{ал}}=200\ \text{г}=0{,}2\ \text{кг}$;

• $c_{\text{ал}}=920\ \text{Дж/(кг·°C)}$.

Из формулы

выразим изменение температуры:

Подставим значения:

Ответ: алюминиевая деталь нагреется на 420 °C.

3. Почему уголь на металлической пластинке гаснет, а на деревянной поверхности продолжает тлеть?

Металл обладает высокой теплопроводностью. Он быстро отводит теплоту от раскалённого угля и распределяет её по всей пластинке. В результате температура угля быстро становится ниже температуры, необходимой для поддержания горения, и уголь гаснет.

Дерево, наоборот, плохо проводит теплоту. Оно почти не отводит энергию от раскалённого угля, поэтому уголь дольше сохраняет высокую температуру и продолжает тлеть. Кроме того, дерево само является горючим материалом: под действием высокой температуры оно обугливается и также может начать тлеть.

Ответ: на металле уголь гаснет из-за быстрого отвода теплоты, а дерево является плохим проводником тепла, поэтому уголь на нём долго остаётся горячим и продолжает тлеть.