Формула нагревания
Формула нагревания позволяет вычислить, сколько теплоты получает или отдаёт тело при изменении его температуры без изменения агрегатного состояния. Для расчёта нужны масса тела, его удельная теплоёмкость и изменение температуры.
С понятием удельная теплоёмкость знакомятся заранее: она показывает, какое количество теплоты требуется для нагревания \(1\ \text{кг}\) вещества на \(1\ ^\circ\text{C}\). Количество теплоты обозначают буквой \(Q\) и измеряют в джоулях (Дж).
Формула
Здесь \(m\) — масса тела в килограммах, \(c\) — удельная теплоёмкость в \(\text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})\), \(t_1\) — начальная температура, \(t_2\) — конечная температура, а \(\Delta t=t_2-t_1\) — изменение температуры. Если тело нагревают, \(t_2>t_1\) и \(Q>0\): тело получает теплоту. При охлаждении \(t_2<t_1\), поэтому вычисленное \(Q\) отрицательно; это означает, что тело отдаёт теплоту. Иногда для количества отданной теплоты используют положительное значение \(Q=cm(t_1-t_2)\).
Воду массой \(2\ \text{кг}\) нагрели от \(20\ ^\circ\text{C}\) до \(50\ ^\circ\text{C}\). Для воды \(c=4200\ \text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})\). Тогда \(\Delta t=50-20=30\ ^\circ\text{C}\) и \(Q=4200\cdot2\cdot30=252000\ \text{Дж}=252\ \text{кДж}\).
Формула нагревания описывает количество теплоты для одного тела. Если несколько тел обмениваются теплотой, используют тепловой баланс: полученная одними телами теплота связана с теплотой, отданной другими.
Как изменится количество теплоты при увеличении массы тела в 2 раза, если остальные величины не меняются?
Главное
- Формула нагревания: \(Q=cm\Delta t=cm(t_2-t_1)\).
- Количество теплоты зависит от массы, удельной теплоёмкости и изменения температуры.
- При нагревании \(Q>0\), при охлаждении тело отдаёт теплоту; фазовые переходы рассчитывают по другим формулам.