РУҚА
Задание № 5 · ОГЭ

Нагревание и охлаждение тел

Как вычислять количество теплоты при нагревании и охлаждении тела без фазового перехода
5 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

При нагревании или охлаждении тело получает или отдаёт энергию. Если вещество не плавится, не кипит и не переходит в другое агрегатное состояние, количество теплоты рассчитывают по массе тела, его удельной теплоёмкости и изменению температуры.

Что происходит с телом при нагревании и охлаждении

Количество теплоты — это энергия, которую тело получает или отдаёт при теплообмене. В этой теме рассматривается только изменение температуры без фазового перехода. Например, если алюминиевую деталь нагревают от 20 °C до 80 °C, она получает теплоту, но остаётся твёрдой.

D
Количество теплоты

Количество теплоты обозначают буквой \(Q\) и измеряют в джоулях (Дж). При нагревании тело получает теплоту, поэтому \(Q>0\); при охлаждении тело отдаёт теплоту, поэтому в расчётах можно считать \(Q<0\) или отдельно находить количество отданной теплоты как положительную величину.

Способность вещества нагреваться зависит от его удельной теплоёмкости. Она показывает, какое количество теплоты нужно передать 1 кг вещества, чтобы увеличить его температуру на 1 °C (или на 1 К). Перед решением полезно повторить материал страницы удельной теплоёмкости, где разобраны единицы измерения и таблицы значений.

T
Главное правило

Количество теплоты прямо пропорционально массе тела, удельной теплоёмкости вещества и изменению температуры. Поэтому более тяжёлое тело или тело из вещества с большей удельной теплоёмкостью требует больше энергии для такого же нагревания.

Основная формула и обозначения

\[Q = cm(t_2-t_1)\]

Здесь \(Q\) — количество теплоты, \(c\) — удельная теплоёмкость вещества, \(m\) — масса тела, \(t_1\) — начальная температура, \(t_2\) — конечная температура. Разность температур называют изменением температуры: \(\Delta t=t_2-t_1\).

\[Q = cm\Delta t\]

Если тело нагревается, то \(t_2>t_1\) и \(\Delta t>0\). Если тело охлаждается, то \(t_2<t_1\) и \(\Delta t<0\), поэтому значение \(Q\) получается отрицательным: это означает, что тело отдало энергию. Если в условии спрашивают именно количество отданной теплоты, обычно записывают модуль:

\[Q_{\text{отд}}=cm(t_1-t_2)\]

Единицы должны быть согласованы: массу переводят в килограммы, температуру — в градусы Цельсия или кельвины, а удельную теплоёмкость берут в \(\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\). Разность температур в градусах Цельсия и кельвинах имеет одинаковое числовое значение.

ВеличинаОбозначениеЕдиница СИ
Количество теплоты\(Q\)Дж
Масса\(m\)кг
Удельная теплоёмкость\(c\)\(\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\)
Изменение температуры\(\Delta t\)°C или К
!
Частая ошибка

Нельзя подставлять массу в граммах, если \(c\) указана на килограмм. Например, \(300\) г нужно записать как \(0{,}3\) кг. Также нельзя путать конечную и начальную температуры: при нагревании должно получаться положительное изменение температуры.

Проверь себя

Сколько теплоты получил медный брусок массой 2 кг при нагревании от 20 °C до 70 °C? Удельная теплоёмкость меди — \(400\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\).

Разбор задачи по шагам

Рассмотрим типичную задачу ОГЭ: железный брусок массой 2 кг нагрели от 20 °C до 120 °C. Удельная теплоёмкость железа равна \(460\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\). Найдём количество теплоты, полученное бруском.

№
Пример

Сначала выписываем известные величины: \(m=2\) кг, \(t_1=20\ ^\circ\text{C}\), \(t_2=120\ ^\circ\text{C}\), \(c=460\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\). Требуется найти \(Q\).

1
Находим изменение температуры бруска.
\(\displaystyle \Delta t=t_2-t_1=120-20=100\ ^\circ\text{C}\)
2
Используем формулу количества теплоты при изменении температуры без фазового перехода.
\(\displaystyle Q=cm\Delta t\)
3
Подставляем значения с единицами СИ.
\(\displaystyle Q=460\cdot2\cdot100\ \text{Дж}\)
4
Выполняем вычисление и записываем ответ.
\(\displaystyle Q=92\ 000\ \text{Дж}=92\ \text{кДж}\)

Ответ: брусок получил \(92\) кДж теплоты. Если бы в условии спрашивали, сколько теплоты он отдал при охлаждении от 120 °C до 20 °C, числовой ответ был бы таким же: \(92\) кДж, но энергия считалась бы отданной.

Столкновение и теплообмен двух тел

Когда два тела соприкасаются, более горячее тело обычно остывает, а более холодное нагревается. Теплота переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. В идеализированной задаче без потерь окружающей среде количество теплоты, отданное горячим телом, равно количеству теплоты, полученному холодным телом.

T
Уравнение теплового баланса

Для замкнутой системы, в которой нет потерь теплоты, сумма количеств теплоты равна нулю: \(Q_1+Q_2=0\). В форме с положительными величинами это записывают так: \(Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}}\). Подробное решение задач такого типа разобрано на странице уравнение теплового баланса.

\[c_1m_1(t_1-t)=c_2m_2(t-t_2)\]

Здесь горячее тело имело начальную температуру \(t_1\), холодное — \(t_2\), а \(t\) — общая конечная температура. Предполагается, что \(t_1>t>t_2\). Если тела изготовлены из одного вещества, удельная теплоёмкость сокращается. Если учитывают сосуд, например калориметр, его теплоёмкость тоже добавляют в уравнение.

Показать решение задачи о двух телах пример

В воду массой \(0{,}2\) кг при температуре 20 °C опустили металлический брусок массой \(0{,}1\) кг, нагретый до 80 °C. Потерями теплоты пренебречь. Удельная теплоёмкость воды — \(4200\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\), металла — \(840\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\). Найдём конечную температуру.

1
Металл отдаёт теплоту, вода получает её.
\(\displaystyle c_{\text{м}}m_{\text{м}}(80-t)=c_{\text{в}}m_{\text{в}}(t-20)\)
2
Подставляем значения.
\(\displaystyle 840\cdot0{,}1(80-t)=4200\cdot0{,}2(t-20)\)
3
Упрощаем коэффициенты.
84(80-t)=840(t-20)
4
Раскрываем скобки и решаем линейное уравнение.
\(\displaystyle 6720-84t=840t-16800;\quad 23520=924t\)
5
Находим конечную температуру.
\(\displaystyle t\approx25{,}5\ ^\circ\text{C}\)

Ответ: общая температура установится примерно равной \(25{,}5\) °C. Она находится между начальными температурами 20 °C и 80 °C, что служит быстрой проверкой результата.

Как решать задачи и проверять ответ

  1. Прочитайте условие и определите, нагревается тело или охлаждается.
  2. Запишите массу в килограммах и найдите изменение температуры: \(\Delta t=t_2-t_1\).
  3. Выберите значение удельной теплоёмкости вещества из условия или таблицы.
  4. Подставьте величины в формулу \(Q=cm\Delta t\).
  5. Проверьте единицы и смысл ответа: при нагревании энергия должна поступать, а при охлаждении — отдаваться.
Быстрая проверка двух тел

В задаче о теплообмене конечная температура без внешнего нагревателя должна лежать между начальными температурами тел. Если расчёт дал температуру выше самой горячей или ниже самой холодной, значит, допущена ошибка в знаках, единицах или преобразовании уравнения.

Не следует применять формулу \(Q=cm\Delta t\) во время плавления, кипения или другого фазового перехода: в этот момент температура может оставаться постоянной, а энергия расходуется на изменение состояния вещества. Для таких случаев используется страница фазовые переходы. Тепловое расширение при нагревании — отдельное явление, изучаемое на странице тепловое расширение тел.

Q
Быстрый тест по теме

Итоговая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · формула
Какую массу имеет тело, если \(c=500\ \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^{\circ}\text{C}}\), \(\Delta t=20\) °C и \(Q=10\ 000\) Дж?
Главное за минуту

Главное

  • При изменении температуры без фазового перехода используют формулу \(Q=cm\Delta t\).
  • Для нагревания \(\Delta t=t_2-t_1>0\), для охлаждения количество теплоты тела отрицательно; отданную теплоту обычно записывают положительным модулем.
  • Массу подставляют в килограммах, а удельную теплоёмкость — в джоулях на килограмм и градус Цельсия.
  • При теплообмене двух тел без потерь горячее тело отдаёт столько теплоты, сколько холодное получает: \(Q_{\text{отд}}=Q_{\text{пол}}\).
  • В задачах о двух телах конечная температура должна находиться между их начальными температурами.