Задание 23. 1. Почему в радиаторах водяного отопления используется вода? 2. Представьте в виде столбчатой диаграммы значения удельной теплоёмкости серебра, меди, стали, графита и алюминия. 3. Какое количество теплоты необходимо сообщить 5 л воды при нагревании её от комнатной температуры (20 °C) до кипения (100 °C)? 4. Какое количество теплоты выделяется при остывании стальной детали массой 500 кг от 300 до 50 °C? 5. Чему равна удельная теплоёмкость серебра, если при охлаждении серебряной ложки массой 50 г от 80 до 30 °C выделилось количество теплоты 625 Дж? 6. Чему равна масса куска меди, если на его нагревание от 10 до 210 °C было затрачено количество теплоты 16 000 кДж?

Вода обладает большой удельной теплоёмкостью, поэтому может переносить и отдавать много теплоты. Она также доступна и удобна для использования в отопительной системе.

Для столбчатой диаграммы приведены типичные значения удельной теплоёмкости в Дж/(кг·°C): серебро — 250, медь — 380, сталь — 500, графит — 700, алюминий — 920. Чем выше столбец, тем больше удельная теплоёмкость вещества.

Для построения диаграммы отложите вещества по горизонтали, а значения теплоёмкости — по вертикали; высоты столбцов должны соответствовать указанным числам.

Дано: 5 л воды имеют массу примерно 5 кг; c = 4200 Дж/(кг·°C), Δt = 100 − 20 = 80 °C.

Используем формулу Q = cmΔt.

Q = 4200 · 5 · 80 = 1 680 000 Дж = 1680 кДж.

Ответ: 1 680 000 Дж (1680 кДж).

Дано: m = 500 кг, c = 500 Дж/(кг·°C) (для стали), Δt = 300 − 50 = 250 °C.

При остывании выделяется теплота: Q = cmΔt.

Q = 500 · 500 · 250 = 62 500 000 Дж = 62.5 МДж.

Ответ: 62 500 000 Дж (62.5 МДж).

Дано: m = 50 г = 0.05 кг, Δt = 80 − 30 = 50 °C, Q = 625 Дж.

Из формулы Q = cmΔt выразим удельную теплоёмкость: c = Q/(mΔt).

c = 625/(0.05 · 50) = 250 Дж/(кг·°C).

Ответ: 250 Дж/(кг·°C).

Дано: Q = 16 000 кДж = 16 000 000 Дж, c = 380 Дж/(кг·°C) (для меди), Δt = 210 − 10 = 200 °C.

Из формулы Q = cmΔt выразим массу: m = Q/(cΔt).

m = 16 000 000/(380 · 200) ≈ 210.5 кг.

Ответ: примерно 210.5 кг.