Что нужно знать
Количество теплоты — это энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче. Количество теплоты обозначается буквой Q и измеряется в джоулях (Дж). При нагревании тела его внутренняя энергия увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от его массы, изменения температуры и вещества, из которого оно состоит. Для расчёта количества теплоты используют формулу Q = c · m · (t₂ − t₁), где c — удельная теплоёмкость вещества (Дж/(кг·°C)), m — масса тела (кг), t₁ — начальная температура (°C), t₂ — конечная температура (°C). Удельная теплоёмкость показывает, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 °C. Например, для нагревания воды массой 2 кг от 20 °C до 30 °C потребуется Q = 4200 · 2 · 10 = 84 000 Дж теплоты. При сгорании топлива выделяется количество теплоты, которое рассчитывают по формуле Q = q · m, где q — удельная теплота сгорания топлива (Дж/кг). Типичная ошибка учеников — путать удельную теплоёмкость с количеством теплоты или забывать переводить массу из граммов в килограммы при решении задач.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют количеством теплоты?
- Температуру тела после нагревания
- Скорость изменения температуры тела
- Энергию, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче
- Массу вещества, участвующего в теплопередаче
Количество теплоты характеризует энергию, переданную телу или отданную им в процессе теплопередачи.
2. Как обозначается количество теплоты и в каких единицах СИ оно измеряется?
- c, джоуль (Дж)
- Q, ватт (Вт)
- m, килограмм (кг)
- Q, джоуль (Дж)
Количество теплоты обозначается буквой Q. Его единица измерения в Международной системе единиц — джоуль.
3. Что показывает удельная теплоёмкость вещества?
- Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °C
- Количество теплоты, необходимое для нагревания всего тела на 1 °C
- Количество теплоты, выделяемое при охлаждении 1 кг вещества до 0 °C
- Количество вещества, которое можно нагреть за 1 секунду
Удельная теплоёмкость характеризует вещество и показывает, сколько теплоты нужно для повышения температуры 1 кг этого вещества на 1 °C.
4. В каких единицах измеряется удельная теплоёмкость вещества?
- Дж/кг
- Дж/(кг·°C)
- кг/(Дж·°C)
- Дж·кг
Удельная теплоёмкость показывает количество джоулей, необходимое для нагревания одного килограмма вещества на один градус Цельсия.
5. От чего зависит количество теплоты, необходимое для нагревания тела?
- Только от начальной температуры тела
- Только от объёма тела и атмосферного давления
- От массы тела, изменения его температуры и рода вещества
- От формы тела, его цвета и скорости движения
Согласно формуле Q = c · m · (t₂ − t₁), количество теплоты зависит от удельной теплоёмкости, массы и изменения температуры.
6. Почему для нагревания воды массой 2 кг на 10 °C требуется больше теплоты, чем для нагревания воды массой 1 кг на те же 10 °C?
- Потому что удельная теплоёмкость воды увеличивается в два раза
- Потому что вода при большей массе нагревается быстрее
- Потому что температура воды становится в два раза выше
- Потому что масса нагреваемой воды в два раза больше
При одинаковом веществе и одинаковом изменении температуры количество теплоты прямо пропорционально массе. Поэтому для 2 кг воды потребуется в два раза больше теплоты.
7. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 кг воды от 20 °C до 30 °C? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C).
- 84 000 Дж
- 8 400 Дж
- 42 000 Дж
- 168 000 Дж
Используем формулу Q = c · m · (t₂ − t₁). Q = 4200 · 2 · (30 − 20) = 84 000 Дж.
8. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 3 кг воды от 50 °C до 40 °C? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C).
- 252 000 Дж
- 126 000 Дж
- 42 000 Дж
- 12 600 Дж
Q = c · m · (t₁ − t₂) = 4200 · 3 · (50 − 40) = 126 000 Дж. Такое количество теплоты вода отдаст при охлаждении.
9. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 500 г алюминия на 20 °C, если удельная теплоёмкость алюминия равна 920 Дж/(кг·°C)?
- 920 Дж
- 46 000 Дж
- 9 200 Дж
- 18 400 Дж
Переводим массу: 500 г = 0,5 кг. Q = c · m · Δt = 920 · 0,5 · 20 = 9 200 Дж.
10. При сгорании 2 кг топлива выделилось 60 МДж теплоты. Чему равна удельная теплота сгорания этого топлива?
- 120 МДж/кг
- 15 МДж/кг
- 60 МДж/кг
- 30 МДж/кг
Используем формулу Q = q · m, откуда q = Q / m. q = 60 / 2 = 30 МДж/кг.
11. Какое явление происходит при нагревании металлической ложки, опущенной в горячий чай?
- Ложка получает теплоту от чая, и её внутренняя энергия увеличивается
- Удельная теплоёмкость ложки становится равной теплоёмкости чая
- Ложка отдаёт теплоту чаю, и её температура повышается
- Масса ложки увеличивается вследствие получения теплоты
Теплота передаётся от более горячего чая к более холодной ложке. В результате температура и внутренняя энергия ложки увеличиваются.
12. Почему при одинаковом количестве теплоты и одинаковой массе разные вещества могут нагреваться на разное число градусов?
- Потому что изменение температуры зависит только от формы тела
- Потому что вещества имеют разные удельные теплоёмкости
- Потому что количество теплоты не влияет на изменение температуры
- Потому что все вещества имеют одинаковую удельную теплоёмкость
Из формулы Δt = Q / (c · m) следует, что при одинаковых количестве теплоты и массе изменение температуры зависит от удельной теплоёмкости вещества.