Задание № 731
При нагревании трансформаторного масла массой 200 г от 24 до 40 °С потребовалось количество теплоты, равное 5,4 кДж. Чему равна удельная теплоёмкость трансформаторного масла?
Решение
Дано:
 m = 200 г;
 Q = 5,4 кДж;
 $t_{1} = 24 °С$;
 $t_{2} = 40 °С$.
 Найти:
 c − ?
 СИ:
 m = 0,2 кг;
 Q = 5400 Дж.
 Решение:
 $Q = cmΔt = cm(t_{2} - t_{1})$;
 $c = \frac{Q}{m(t_{2} - t_{1})}$;
 $c = \frac{5400}{0,2 * (40 - 24)} ≈ 1690 \frac{Дж}{кг * °С}$.
 Ответ: 1690 $\frac{Дж}{кг * °С}$.
Задание № 732
При охлаждении до 25 °С куска меди, масса которого 100 г, отдано количество теплоты, равное $15 * 10^{3}$ Дж. До какой температуры был нагрет кусок меди?
Решение
Дано:
 с = 380 $\frac{Дж}{кг * °С}$;
 m = 100 г;
 $Q = 15 * 10^{3}$ Дж;
 $t_{2} = 25 °С$.
 Найти:
 $t_{1}$ − ?
 СИ:
 m = 0,1 кг.
 Решение:
 $Q = cmΔt = cm(t_{1} - t_{2})$;
 $Q = cmt_{1} - cmt_{2}$;
 $t_{1} = \frac{Q + cmt_{2}}{cm}$;
 $t_{1} = \frac{ 15 * 10^{3} + 380 * 0,1 * 25}{380 * 0,1} = 420$ °С.
 Ответ: 420 °С.
Задание № 733
Серебряную ложку массой 50 г опустили в горячую воду. На сколько градусов при этом нагреется ложка, если водой было передано количество теплоты, равное 100 Дж?
Решение
Дано:
 с = 200 $\frac{Дж}{кг * °С}$;
 m = 50 г;
 Q = 100 Дж.
 Найти:
 Δt − ?
 СИ:
 m = 0,05 кг.
 Решение:
 Q = cmΔt;
 $Δt = \frac{Q}{cm}$;
 $Δt = \frac{100}{200 * 0,05} = 10$°С.
 Ответ: 10 °С.
Задание № 734
На сколько градусов остынет кипяток (при 100 °С), полностью заполняющий питьевой бак вместимостью 25 л, если этот кипяток отдаст в окружающее пространство количество теплоты, равное 1425 кДж?
Решение
Дано:
 с = 4200 $\frac{Дж}{кг * °С}$;
 V = 25 л;
 Q = 1425 кДж;
 $ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$;
 $t_{1} = 100 °С$.
 Найти:
 Δt − ?
 СИ:
 $V = 0,025 м^{3}$;
 Q = 1425000 Дж.
 Решение:
 m = ρV;
 Q = cmΔt = cρVΔt;
 $Δt = \frac{Q}{cρV}$;
 $Δt = \frac{1425000}{4200 * 1000 * 0,025} = 13,6$°С.
 Ответ: 13,6 °С.
Задание № 735
Нагреется ли вода объёмом 2,5 л от 20 °С до кипения (при 100 °С), если её внутренняя энергия увеличится на 500 кДж?
Решение
Дано:
 с = 4200 $\frac{Дж}{кг * °С}$;
 V = 2,5 л;
 ΔU = 500 кДж;
 $ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$;
 $t_{1} = 20 °С$.
 Найти:
 $t_{2}$ − ?
 СИ:
 $V = 0,0025 м^{3}$;
 ΔU = 500 000 Дж.
 Решение:
 $Q = cmΔt = cm(t_{2} - t_{1})$;
 $Q = cmt_{2} - cmt_{1}$;
 $cmt_{2} = Q + cmt_{1}$;
 $t_{2} = \frac{Q + cmt_{1}}{cm}$;
 m = ρV;
 m = 1000 * 0,0025 = 2,5 кг;
 $t_{2} = \frac{500 000 + 4200 * 2,5 * 20}{4200 * 2,5} = 67,6$ °С.
 Вода до кипения (при 100 °С) не нагреется.
 Ответ: Вода не нагреется.
Задание № 736
Достаточно ли сообщить стальной болванке массой 60 кг количество теплоты, равное 12,6 МДж, чтобы нагреть её на 800 °С?
Решение
Дано:
 с = 500 $\frac{Дж}{кг * °С}$;
 m = 60 кг;
 $Q_{1}$ = 12,6 МДж;
 Δt = 800 °С.
 Найти:
 $Q_{1}$ = Q − ?
 СИ:
 $Q_{1}$ = 12 600 000 Дж;
 Решение:
 Количество теплоты, необходимое для нагрева стальной болванки:
 Q = cmΔt;
 Q = 500 * 60 * 800 = 24 000 000 Дж = 24 МДж.
 $Q_{1}$ < Q, количество теплоты равное 12,6 МДж не достаточно для нагрева стальной болванки, необходимо 24 МДж.
 Ответ: Не достаточно, потребуется 24 МДж энергии.
Задание № 737
Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания воды массой 2,3 кг, налитой в медную кастрюлю массой 1,6 кг, от 20 до 100 °С.
Решение
Дано:
 $с_{в} = 4200 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $m_{в} = 2,3$ кг;
 $с_{к} = 380 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $m_{к} = 1,6$ кг;
 $t_{1} = 20$ °С;
 $t_{2} = 100$ °С.
 Найти:
 Q − ?
 Решение:
 Нагреваются оба тела, и кастрюля, и вода.
 Количество теплоты, полученное водой, равно:
 $Q_{1} = с_{в}m_{в}(t_{2} - t_{1})$;
 $Q_{1} =4200 * 2,3 * (100 - 20) = 772 800$ Дж;
 Количество теплоты, полученное кастрюлей, равно:
 $Q_{2} = с_{к} m_{к}(t_{2} - t_{1})$;
 $Q_{2} =380 * 1,6 * (100 - 20) = 48 640$ Дж;
 На нагревание и кастрюли, и воды израсходовано количество теплоты:
 $Q = Q_{1} + Q_{2}$;
 Q = 772 800 + 48 640 = 821 440 Дж ≈ 821 кДж.
 Ответ: 821 кДж.
Задание № 738
Какое количество теплоты потребуется для нагревания смеси, состоящей из воды массой 500 г и спирта массой 100 г, от 20 до 60 °С?
Решение
Дано:
 $с_{в} = 4200 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $m_{в} = 500$ г;
 $с_{сп} = 2500 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $m_{сп} = 100$ г;
 $t_{1} = 20$ °С;
 $t_{2} = 60$ °С.
 Найти:
 Q − ?
 СИ:
 $m_{в} = 0,5$ кг;
 $m_{сп} = 0,1$ кг.
 Решение:
 $Q = Q_{1} + Q_{2}$;
 $Q_{в} = с_{в}m_{в}(t_{2} - t_{1})$;
 $Q_{сп} = с_{сп} m_{сп}(t_{2} - t_{1})$;
 $Q = (с_{в}m_{в} + с_{сп} m_{сп})(t_{2} - t_{1})$;
 Q = ((4200 * 0,5) + (2500 * 0,1)) * (60 − 20) = 94 000 Дж = 94 кДж.
 Ответ: 94 кДж.
Задание № 739
Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды объёмом 20 л в железном котле массой 5 кг от 10 до 50 °С?
Решение
Дано:
 $с_{в} = 4200 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $V_{в} = 20$ л;
 $ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$;
 $с_{к} = 460 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $m_{к} = 5$ кг;
 $t_{1} = 10$ °С;
 $t_{2} = 50$ °С.
 Найти:
 Q − ?
 СИ:
 $V_{в} = 0,02 м^{3}$;
 Решение:
 Нагреваются оба тела, и котел, и вода.
 Количество теплоты, полученное водой, равно:
 $Q_{в} = с_{в}m_{в}(t_{2} - t_{1})$;
 m = ρV;
 m = 1000 * 0,02 = 20 кг;
 $Q_{в} =4200 * 20 * (50 - 10) = 3 360 000$ Дж;
 Количество теплоты, полученное котлом, равно:
 $Q_{к} = с_{к} m_{к}(t_{2} - t_{1})$;
 $Q_{к} =460 * 5 * (50 - 10) = 92 000$ Дж;
 На нагревание и котла, и воды израсходовано количество теплоты:
 $Q = Q_{1} + Q_{2}$;
 Q = 3 360 000 + 92 000 = 3 452 000 Дж ≈ 3,45 МДж.
 Ответ: 3,45 МДж.
Задание № 740
В ванне смешали воду объёмом 120 л при температуре 10 °С и воду объёмом 160 л при температуре 70 °С. Найдите температуру смеси.
Решение
Дано:
 $с = 4200 \frac{Дж}{кг * °С}$;
 $ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$;
 $V_{хол} = 120$ л;
 $t_{хол} = 10$ °С;
 $V_{гор} = 160$ л;
 $t_{гор} = 70$ °С.
 Найти:
 $t_{см}$ − ?
 СИ:
 $V_{хол} = 0,12 м^{3}$;
 $V_{гор} = 0,16 м^{3}$.
 Решение:
 Масса холодной воды равна:
 $m_{хол}= ρV_{хол} = 1000 * 0,12 = 120$ кг;
 Масса горячей воды равна:
 $m_{гор}= ρV_{гор} = 1000 * 0,16 = 160$ кг;
 Условие теплового равновесия: количество теплоты, полученное холодной водой, равно количеству теплоты, отданой горячей водой.
 $Q_{хол} = Q_{гор}$;
 $Q_{хол} = сm_{хол}(t_{см} - t_{хол})$;
 $Q_{гор} = сm_{гор}(t_{гор} - t_{см})$;
 $сm_{хол}(t_{см} - t_{хол}) =сm_{гор}(t_{гор} - t_{см})$;
 $сm_{хол}t_{см} - сm_{хол}t_{хол} = сm_{гор}t_{гор} - сm_{гор}t_{см}$;
 $сm_{хол}t_{см} + сm_{гор}t_{см} = сm_{гор}t_{гор} + сm_{хол}t_{хол}$;
 $t_{см} (сm_{хол} + сm_{гор}) = с(m_{гор}t_{гор} + m_{хол}t_{хол})$;
 $t_{см} = \frac{с(m_{гор}t_{гор} + m_{хол}t_{хол})}{с(m_{хол} + m_{гор})} = \frac{m_{гор}t_{гор} + m_{хол}t_{хол}}{m_{хол} + m_{гор}}$;
 $t_{см} = \frac{120 * 10 + 160 * 70}{120 + 160} = 44,3 $ °С.
 Ответ: 44,3 °С.
 
											