Вопрос:

Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 20 °C.

Ответ:

Дано:

\( m_{\text{чайника}} = 700 \text{ г} = 0.7 \text{ кг} \)

\( m_{\text{воды}} = 2 \text{ кг} \)

\( t_1 = 20 \text{ °С} \)

\( t_2 = 100 \text{ °С} \) (температура кипения воды)

\( c_{\text{алюминия}} = 920 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \) (удельная теплоемкость алюминия)

\( c_{\text{воды}} = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \) (удельная теплоемкость воды)

Найти:

\( Q \) — общее количество теплоты

Решение:

Общее количество теплоты складывается из теплоты, необходимой для нагревания чайника, и теплоты, необходимой для нагревания воды:

\[ Q = Q_{\text{чайника}} + Q_{\text{воды}} \]

Рассчитаем количество теплоты для нагревания чайника:

\[ Q_{\text{чайника}} = c_{\text{алюминия}} \cdot m_{\text{чайника}} \cdot \Delta t \]

\[ \Delta t = t_2 - t_1 = 100 \text{ °С} - 20 \text{ °С} = 80 \text{ °С} \]

\[ Q_{\text{чайника}} = 920 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 0.7 \text{ кг} \cdot 80 \text{ °С} = 51520 \text{ Дж} \]

Рассчитаем количество теплоты для нагревания воды:

\[ Q_{\text{воды}} = c_{\text{воды}} \cdot m_{\text{воды}} \cdot \Delta t \]

\[ Q_{\text{воды}} = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°С}} \cdot 2 \text{ кг} \cdot 80 \text{ °С} = 672000 \text{ Дж} \]

Общее количество теплоты:

\[ Q = 51520 \text{ Дж} + 672000 \text{ Дж} = 723520 \text{ Дж} = 723.52 \text{ кДж} \]

Ответ: 723.52 кДж