Вопрос школьника
Яку кількість теплоти віддасть під час гартування сталева деталь, нагріта до температури 800 °С? Маса деталі дорівнює 2 кг, а вода нагрівається до температури 50 °С.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, m — масса тела, c — удельная теплоемкость материала, ΔT — изменение температуры.
Для расчета количества теплоты, которое отдаст стальная деталь при охлаждении от 800 °С до комнатной температуры (принимаем 20 °С), необходимо вычислить изменение температуры:
ΔT = 800 °С — 20 °С = 780 °С
Удельная теплоемкость стали составляет около 0,5 Дж/(г*°С), что равно 500 Дж/(кг*°С). Таким образом, для расчета количества теплоты, которое отдаст стальная деталь, необходимо подставить известные значения в формулу:
Q = 2 кг * 500 Дж/(кг*°С) * 780 °С = 780 000 Дж
Таким образом, стальная деталь отдаст 780 000 Дж теплоты при охлаждении от 800 °С до комнатной температуры.
Для расчета количества теплоты, которое поглотит вода при нагреве от 20 °С до 50 °С, также необходимо использовать формулу теплового баланса:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Масса воды, которая поглотит теплоту от стальной детали, можно рассчитать, используя плотность воды, которая составляет 1 кг/л:
m = V * ρ = 2 л * 1 кг/л = 2 кг
Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 Дж/(г*°С). Таким образом, для расчета количества теплоты, которое поглотит вода, необходимо подставить известные значения в формулу:
Q = 2 кг * 4,18 Дж/(кг*°С) * 30 °С = 251,4 кДж
Таким образом, вода поглотит 251,4 кДж теплоты при нагреве от 20 °С до 50 °С.
Ответ: стальная деталь отдаст 780 000 Дж теплоты при охлаждении от 800 °С до комнатной температуры, а вода поглотит 251,4 кДж теплоты при нагреве от 20 °С до 50 °С.