№4. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 л воды от 20 °C до 100 °C? Вода нагревается в алюминиевой кастрюле массой 200 г. Тепловыми потерями в окружающую среду пренебречь.

Дано: объём воды — 1 л; масса кастрюли — 200 г; начальная температура — 20 °C; конечная температура — 100 °C. Считаем, что кастрюля вначале тоже имеет температуру 20 °C.

Переведём величины в единицы СИ: масса воды равна 1 кг, масса алюминиевой кастрюли — 0,2 кг. Изменение температуры: \(\Delta T = 100 - 20 = 80\) °C.

Теплота идёт на нагрев и воды, и кастрюли:

\[Q = (m_{\text{в}}c_{\text{в}} + m_{\text{к}}c_{\text{Al}})\Delta T.\]

Берём удельные теплоёмкости: воды \(c_{\text{в}} = 4200\) Дж/(кг·°C), алюминия \(c_{\text{Al}} = 920\) Дж/(кг·°C).

\[Q = (1\cdot4200 + 0.2\cdot920)\cdot80 = 350720\text{ Дж} = 350.72\text{ кДж}.\]

Ответ: необходимо примерно 351 кДж теплоты.