ВАРИАНТ № 8-1-3. Часть А. 1. Сколько теплоты выделится при сгорании 0,5 кг нефти? 2. Сколько теплоты необходимо для нагревания железной детали от 50 до 1050 °C? Масса детали 2 кг. 3. Какое количество теплоты нужно для нагревания 100 г керосина на 80 °C? Часть Б. 4. На нагревание 200 г воды, взятой при температуре 10 °C было затрачено 63 кДж тепла. До какой температуры нагрелась вода? 5. При сжигании природного газа получили 33 МДж теплоты. Достаточно ли этого количества теплоты, чтобы нагреть 200 литров воды от 10 до 60 °C? 6. Сколько бензина надо сжечь, чтобы получить 92 кДж теплоты? Часть В. 7. Сколько надо сжечь спирта, чтобы нагреть 2 кг воды от 15 до 50 °C, считая, что на нагревание воды пошла вся теплота сгорания спирта? 8. Стальной резец массой 400 г раскален до желтого цвета. Какой температуре соответствует такой цвет, если этот резец, опущенный в воду для закалки, нагрел 800 г воды на 42 °C? 9. В аквариум налито 25 л воды при 17 °C. Сколько горячей воды при 72 °C нужно долить в аквариум, чтобы установилась температура 22 °C?

Используем табличные значения: вода — 4200 Дж/(кг·°C), железо — 460 Дж/(кг·°C), керосин — 2100 Дж/(кг·°C), сталь — 500 Дж/(кг·°C); теплота сгорания нефти — 4,6·10⁷ Дж/кг, бензина — 4,6·10⁷ Дж/кг, спирта — 2,7·10⁷ Дж/кг. Для газа примем 4,4·10⁷ Дж/м³.

1. Теплота сгорания: Q = qm = 4,6·10⁷ · 0,5 = 2,3·10⁷ Дж = 23 МДж.
2. Изменение температуры: Δt = 1050 − 50 = 1000 °C. Q = cmΔt = 460 · 2 · 1000 = 920 кДж.
3. 100 г = 0,1 кг. Q = cmΔt = 2100 · 0,1 · 80 = 16 800 Дж = 16,8 кДж.
4. 200 г = 0,2 кг. Δt = Q/(cm) = 63 000/(4200 · 0,2) = 75 °C. Конечная температура: 10 + 75 = 85 °C.
5. 200 л воды ≈ 200 кг; Δt = 60 − 10 = 50 °C. Нужно Q = 4200 · 200 · 50 = 42 МДж. Это больше, чем 33 МДж, поэтому теплоты недостаточно.
6. m = Q/q = 92 000/(4,6·10⁷) = 0,002 кг = 2 г бензина.
7. Воду нужно нагреть на 50 − 15 = 35 °C. Q = 4200 · 2 · 35 = 294 000 Дж. Масса спирта: m = Q/q = 294 000/(2,7·10⁷) ≈ 0,0109 кг = 10,9 г.
8. Вода получила Q = 4200 · 0,8 · 42 = 141 120 Дж. Если вся эта теплота отдана резцом, его охлаждение составляет Δt = Q/(cm) = 141 120/(500 · 0,4) = 705,6 °C. Чтобы найти начальную абсолютную температуру резца, нужна начальная температура воды: конечная температура резца при равновесии равна конечной температуре воды. Она не указана, поэтому определить температуру раскалённого резца однозначно нельзя.
9. Пусть доливают m кг воды. Тепло, полученное холодной водой, равно теплу, отданному горячей: 25 · 4200 · (22 − 17) = m · 4200 · (72 − 22). Отсюда m = 25 · 5/50 = 2,5 кг, то есть примерно 2,5 л горячей воды.