Билет № 14

1. Расчёт количества теплоты при нагревании, плавлении, парообразовании

и сжигание топлива.

2. Электромагнитная природа света, скорость света.

3. Задача на расчёт кинетической и потенциальной энергии.

Ответы:

1. Расчет количества теплоты

Для подсчета количества теплоты необходимо знать удельную теплоемкость вещества, из которого сделано тело, его массу и разность между его начальной и конечной температурами. Предположим, что необходимо рассчитать количество теплоты, которое получает серебряная ложка массой 0,1 кг при нагревании от 20 °С до 60 °С. Для этого найдем в таблице удельную теплоемкость серебра

Это означает, что 1 кг серебра при нагревании на 1°С получает количество теплоты, равное 250 Дж. Соответственно 0,1 кг серебра при нагревании на 1 °С получает 25 Дж, а 0,1 кг серебра при нагревании на 40 °С— 25Дж-40°С= 1000 Дж, или 1 кДж.

Таким образом, для того чтобы найти количество теплоты, полученное телом при нагревании, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

Формула для расчета количества теплоты имеет следующий вид:

Где Q — количество теплоты, с — удельная теплоемкость вещества,

т — масса тела, t2 — конечная температура, tx — начальная температура.

По этой же формуле рассчитывается количество теплоты, отданное телом при охлаждении. В этом случае конечная температура тела меньше, чем начальная.

Разность температур и соответственно количество теплоты будут отрицательными. Знак «минус» перед Q означает, что внутренняя энергия тела уменьшается.

Энергия топлива

Хорошо известно, что для нагревания воды, приготовления пищи используют внутреннюю энергию топлива. Существуют различные виды топлива: уголь, торф, дрова, природный газ и др. При сгорании топлива выделяется энергия. Происходит это потому, что энергия топлива и кислорода, содержащегося в воздухе, больше, чем энергия образовавшегося из них углекислого газа.

Часто бывает необходимо рассчитать, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива. Это требуется, например, при проектировании двигателей для автомобилей, тепловозов, самолетов. Для этого нужно знать количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы различных видов топлива. Эта величина определяется опытным путем.

Удельной теплотой сгорания топлива называют физическую величину, равную количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании

1 кг топлива.

Удельную теплоту сгорания топлива обозначают буквой q и измеряют в

Удельная теплота сгорания природного газа равна

Это означает, что при полном сгорании 1 кг природного газа выделяется

4,4 • 10 Энергии. При полном сгорании 5 кг природного газа выделяется

энергии в 5 раз больше, т. е. 22 • 10 Дж.

Таким образом, чтобы вычислить количество теплоты Q, выделившейся при полном сгорании топлива массой т, нужно удельную теплоту сгорания топлива q умножить на массу сгоревшего топлива т:

Плавление

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы превратить при температуре плавления кристаллическое вещество массой 1 кг в жидкость, называется удельной теплотой плавления.

Удельная теплота плавления обозначается буквой .Единица удельной теплоты плавления Удельная теплота плавления стали

Это означает, что для превращения 1 кг стали из твердого состояния в жидкое при температуре плавления (1500 °С) необходимо затратить