1. Почему для расчета количества теплоты нет необходимости градусы Цельсия переводить в кельвины? 2. Как, зная удельную теплоёмкость вещества, из которого изготовлено тело, можно…

Ниже подробные решения по каждому пункту задачи для физики 10 класса (цель: понять).

1. Почему для расчета количества теплоты не нужно переводить градусы Цельсия в кельвины?

• Причина: формула для количества теплоты в нагреве/охлаждении тела имеет вид Q = C · ΔT или Q = m · c · ΔT.
• Здесь участвует разность температур ΔT, а не абсолютная температура.
• Разности температур в градусах Цельсия и в кельвинах совпадают: 1 °C = 1 K по размерности. Поэтому ΔT, полученное в °C, можно без перевода подставлять в формулу и получить тот же результат в джоулях.
• Следовательно, для вычисления Q по ΔT достаточно использовать ΔT в °C (или в K) — не требуется конвертация.

2. Как, зная удельную теплоёмкость вещества, из которого изготовлено тело, можно рассчитать теплоёмкость тела?

• Формула: C(tело) = m · c, где
  • C(tело) — теплоёмкость тела (в джоулях на кельвин, Дж/К),
  • m — масса тела (в килограммах),
  • c — удельная теплоёмкость вещества (в Дж/(кг·К)).
• Пошагово:
  • Найдите массу тела m.
  • Подберите удельную теплоёмкость вещества c (для данного материала).
  • Перемножьте m на c: C = m · c.
• Пример: если тело массой 2 кг состоит из вещества с удельной теплоёмкостью c = 500 Дж/(кг·К), то C = 2 · 500 = 1000 Дж/К.

3. В каких единицах измеряются удельная теплоёмкость вещества и теплоёмкость вещества?

• Удельная теплоёмкость: единицы Дж/(кг·К) (или J kg^-1 K^-1). Часто встречаются также кал/(г·°C) (1 кал ≈ 4.186 Дж).
• Теплоёмкость тела (в целом): единицы Дж/К (или J K^-1). Она равна произведению массы на удельную теплоёмкость: C = m · c.
• Примечание: для перевода между единицами можно помнить: 1 J/(kg·K) ≈ 0.239 cal/(g·°C); и 1 кг · 1 K = 1 кг·К единицами не меняются, но там разная размерность.

4. Какое количество теплоты необходимо сообщить телу, чтобы его температура повысилась на 275 K? Теплоёмкость тела 54 Дж/К.

• Формула: Q = C · ΔT, где C = теплоёмкость тела = 54 Дж/К, ΔT = 275 K.
• Вычисление: Q = 54 · 275 = 14850 Дж.
• В килоджоуллях: Q ≈ 14.85 кДж.
• Ответ: 1) Q = 1.485 × 10^4 Дж.

5. Какую массу воды можно нагреть от 20 °С до кипения, передан жидкости 672 кДж теплоты, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К).

• ΔT для воды = 100 °C − 20 °C = 80 K.
• Формула: m = Q / (c · ΔT).
• Подстановка: m = 672000 Дж / (4200 Дж/(кг·К) · 80 К) = 672000 / 336000 = 2.0 кг.
• Ответ: можно нагреть 2 кг воды.

6. Для нагревания детали массой 400 г от 20 до 25 °С потребовалось 760 Дж. Определите по этим данным удельную теплоёмкость металла, из которого изготовлена деталь.

• Данные: m = 0.400 кг, ΔT = 25 − 20 = 5 K, Q = 760 Дж.
• Формула: c = Q / (m · ΔT).
• Подстановка: c = 760 / (0.400 · 5) = 760 / 2 = 380 Дж/(кг·К).
• Ответ: удельная теплоёмкость металла ≈ 380 Дж/(кг·К).
• Примечание: Это примерно соответствует некоторым металлам (например, меди ~385 Дж/(кг·К)).

7. Для нагрева железной детали массой 200 г на 20 °С затратили 1800 Дж теплоты. Какова теплоёмкость детали?

• Здесь предполагаем, что температура повысилась на 20 °С (ΔT = 20 K), как указано фразой «на 20 °С».
• Данные: m = 0.200 кг, ΔT = 20 K, Q = 1800 Дж.
• Теплоёмкость детали: C = Q / ΔT = 1800 / 20 = 90 Дж/К.
• Ответ: теплоёмкость детали = 90 Дж/К.

8. На сколько градусов понизится температура 5 кг воды, если она отдает в окружающее пространство 252 кДж энергии? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·К).

• Данные: m = 5 кг, c = 4200 Дж/(кг·К), Q = 252 кДж = 252000 Дж.
• Формула: ΔT = Q / (m · c).
• Вычисление: ΔT = 252000 / (5 · 4200) = 252000 / 21000 = 12 K.
• Ответ: температура понизится на 12 °С (или 12 K; по размерности это одно и то же изменение).

Если нужна, могу привести дополнительные примеры или проверить любые шаги подробнее.