Расчёт количества теплоты при нагревании

Формула расчёта количества теплоты

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, вычисляется по формуле:

где:

• Q — количество теплоты (Дж)
• c — удельная теплоёмкость вещества (Дж/(кг·°C))
• m — масса тела (кг)
• Δt — изменение температуры: Δt = t_конечная − t_начальная (°C)

При нагревании Δt положительно, поэтому Q > 0. При охлаждении Δt отрицательно, и Q < 0.

Что такое удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость — это количество теплоты, которое нужно сообщить 1 кг вещества, чтобы нагреть его на 1°C. Это табличная величина, постоянная для каждого вещества в определённом агрегатном состоянии.

Чем выше теплоёмкость, тем больше энергии требуется для нагрева и тем медленнее нагревается вещество.

Пример расчёта количества теплоты

Задача: Какое количество теплоты нужно, чтобы нагреть 3 кг воды от 15°C до кипения (100°C)?

Дано:

• m = 3 кг
• t₁ = 15°C
• t₂ = 100°C
• c = 4200 Дж/(кг·°C)

Решение:

Ответ: потребуется 1 071 000 Дж или примерно 1,07 МДж теплоты.

Расчёт при охлаждении тела

При охлаждении формула та же, но Δt будет отрицательной.

Задача: Стальная деталь массой 2 кг остыла от 300°C до 50°C. Сколько теплоты она отдала?

Дано:

• m = 2 кг
• t₁ = 300°C
• t₂ = 50°C
• c = 460 Дж/(кг·°C)

Решение:

Ответ: тело отдало 230 кДж теплоты (знак минус указывает на отдачу энергии).

Как найти неизвестную величину

Из основной формулы легко выразить любую величину:

• Масса: $m = \frac{Q}{c \cdot \Delta t}$
• Изменение температуры: $\Delta t = \frac{Q}{c \cdot m}$
• Удельная теплоёмкость: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta t}$

Пользуйтесь калькулятором выше для быстрых расчётов.