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 вопросу с пояснениями и шагами.

1. Почему для расчета количества теплоты нет необходимости переводить градусы Цельсия в кельвины?

• Формула для количества теплоты: Q = C · ΔT или Q = m · c · ΔT.
• Здесь используется изменение температуры ΔT, а не абсолютная температура. ΔT можно измерять либо в Келвинах, либо в градусах Цельсия — численно одно и то же, потому что 1 K и 1 °C дают одинаковое изменение.
• Следовательно, для ΔT значения в °C и в K совпадают, и перевод в кельвины не нужен.
• Пример: если температура поднялась с 20 °C до 60 °C, то ΔT = 40 K = 40 °C. Результат Q будет одинаковым.

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

• Теплоёмкость тела C определяется как C = m · c, где:
  • m — масса тела,
  • c — удельная теплоёмкость вещества (J/(kg·K)).
• Единицы: C будет в джоулях на кельвин (J/K) или джоулях на градус Цельсия (J/°C), так как ΔT в любом случае измеряется в K или °C.
• Пример: если масса тела 2 кг, а удельная теплоёмкость материала 500 J/(kg·K), то C = 2 × 500 = 1000 J/K.

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

• Удельная теплоёмкость: c — в Джоулях на килограмм на Кельвин (J/(kg·K)) или эквивалентно J/(kg·°C) (разделение по °C допустимо, так как ΔT в этих единицах одинаково).
• Теплоёмкость тела: C — в джоулях на Кельвин (J/K) или джоулях на градус Цельсия (J/°C). Здесь тоже ΔT учитывается в единицах K или °C, которые взаимно переводятся без изменений численного значения.

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

• Формула: Q = C · ΔT.
• Подставляем: Q = 54 J/K × 275 K = 14850 J.
• Ответ: Q = 1.485 × 10^4 J ≈ 14.85 kJ.

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

• ΔT = 100 °C − 20 °C = 80 K.
• Формула: m = Q / (c · ΔT).
• Подставляем: m = 672000 J / (4200 J/(kg·K) × 80 K) = 672000 / 336000 = 2.0 кг.
• Ответ: приблизительно 2 кг воды.

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

• Масса m = 400 г = 0.4 кг.
• ΔT = 25 °C − 20 °C = 5 K.
• Формула: c = Q / (m · ΔT).
• Подставляем: c = 760 J / (0.4 kg × 5 K) = 760 / 2 = 380 J/(kg·K).
• Ответ: удельная теплоёмкость металла = 380 J/(kg·K).

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

• Масса m = 200 g = 0.2 kg.
• Здесь предполагаем, что температура поднялась на 20 °C (ΔT = 20 K).
• Формула: C = Q / ΔT.
• Подставляем: C = 1800 J / 20 K = 90 J/K.
• Ответ: теплоёмкость детали = 90 J/K.

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

• Масса m = 5 кг.
• Q = 252 кДж = 252000 J.
• ΔT = Q / (m · c) = 252000 J / (5 kg × 4200 J/(kg·K)) = 252000 / 21000 = 12 K.
• Ответ: температура понизится на 12 °C (то есть на 12 K).