Количество топлина. Специфичен топлинен капацитет
Количеството топлина Q е енергията, която тялото получава или отдава при топлообмен. За нагряване то зависи от масата, от вида на веществото и от изменението на температурата: Q = mcΔt. Специфичният топлинен капацитет c показва колко топлина е нужна, за да се нагрее 1 kg от веществото с 1 °C. Водата има много голям c, затова се нагрява и изстива бавно и смекчава климата край морето.
Какво да запомним
- Q = mcΔt, единица джаул (J).
- c е в J/(kg·K); за водата c = 4200 J/(kg·K).
- При топлообмен без загуби: отдадена топлина = получена топлина.
- Топлинен капацитет на тялото: C = cm.
Пример
0,5 kg вода от 20 °C до 100 °C: Q = 0,5·4200·80 = 168 000 J = 168 kJ.
Проверете се: 20 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Коя е единицата за количество топлина в SI?
- джаул (J)
- келвин (K)
- ват (W)
- J/(kg·K)
Отговор: джаул (J)
Количеството топлина е енергия и се измерва в джаули.
Коя формула дава количеството топлина за нагряване на тяло?
- Q = λm
- Q = cΔt/m
- Q = mcΔt
- Q = mgh
Отговор: Q = mcΔt
Топлината е пропорционална на масата, специфичния топлинен капацитет и изменението на температурата.
Колко топлина е нужна, за да се загреят 0,5 kg вода от 20 °C до 100 °C? (c = 4200 J/(kg·K))
- 42 kJ
- 210 kJ
- 16,8 kJ
- 168 kJ
Отговор: 168 kJ
Q = 0,5·4200·80 = 168 000 J = 168 kJ.
Желязно тяло с маса 2 kg изстива от 520 °C до 20 °C. Колко топлина отдава? (c = 460 J/(kg·K))
- 460 kJ
- 230 kJ
- 478,4 kJ
- 920 kJ
Отговор: 460 kJ
Q = mc(t1 − t2) = 2·460·500 = 460 000 J = 460 kJ.
Смесват се 2 kg вода с температура 10 °C и 3 kg вода с температура 60 °C. Каква е крайната температура, ако няма загуби?
- 40 °C
- 35 °C
- 30 °C
- 50 °C
Отговор: 40 °C
Qотд = Qпол: 3(60 − t) = 2(t − 10), 180 − 3t = 2t − 20, t = 40 °C.
Как се нарича енергията, която тяло получава или отдава при топлообмен?
- Механична работа
- Количество топлина
- Мощност
- Температура
Отговор: Количество топлина
Изменението на вътрешната енергия при топлообмен се измерва с количеството топлина.
От какво зависи количеството топлина, нужно за нагряване на тяло?
- Само от масата на тялото
- Само от началната температура
- От формата на съда
- От масата, вида на веществото и изменението на температурата
Отговор: От масата, вида на веществото и изменението на температурата
Q = mcΔt: зависи от масата, специфичния топлинен капацитет и изменението на температурата.
Вода с маса 2 kg получава 84 kJ топлина. С колко градуса се нагрява? (c = 4200 J/(kg·K))
- 20 °C
- 5 °C
- 10 °C
- 42 °C
Отговор: 10 °C
Δt = Q/(mc) = 84 000/(2 · 4200) = 10 °C.
В два съда има 1 kg и 2 kg вода. Двата получават едно и също количество топлина. Как се нагряват?
- Водата от 1 kg се нагрява 2 пъти повече
- Еднакво
- Водата от 2 kg се нагрява 2 пъти повече
- Водата от 1 kg се нагрява 4 пъти повече
Отговор: Водата от 1 kg се нагрява 2 пъти повече
При едно и също Q изменението на температурата е обратно пропорционално на масата: Δt = Q/(mc).
Метално тяло с маса 0,5 kg и температура 100 °C е пуснато в 1 kg вода с температура 20 °C. Крайната температура е 24 °C. Какъв е приблизително специфичният топлинен капацитет на метала? (c = 4200 J/(kg·K))
- Около 4200 J/(kg·K)
- Около 880 J/(kg·K)
- Около 220 J/(kg·K)
- Около 440 J/(kg·K)
Отговор: Около 440 J/(kg·K)
Водата получава 1 · 4200 · 4 = 16 800 J. Металът я отдава: 0,5 · c · 76 = 16 800, откъдето c ≈ 442 J/(kg·K).
Какво показва специфичният топлинен капацитет на веществото?
- Колко топлина съдържа тялото
- При каква температура се топи
- Колко топлина е нужна, за да се стопи 1 kg от него
- Колко топлина е нужна, за да се нагрее 1 kg от него с 1 K
Отговор: Колко топлина е нужна, за да се нагрее 1 kg от него с 1 K
c = Q/(mΔt), измерва се в J/(kg·K).
Еднакви маси вода и олио получават едно и също количество топлина. Кое ще се загрее повече?
- Водата
- Еднакво
- Олиото
- Нито едното
Отговор: Олиото
Олиото има по-малък специфичен топлинен капацитет от водата, затова температурата му се изменя повече.
Вещество с маса 2 kg получава 18 kJ топлина и се нагрява с 10 °C. Какъв е специфичният му топлинен капацитет?
- 9000 J/(kg·K)
- 360 J/(kg·K)
- 900 J/(kg·K)
- 90 J/(kg·K)
Отговор: 900 J/(kg·K)
c = Q/(mΔt) = 18 000 : (2·10) = 900 J/(kg·K).
Защо край морето климатът е по-мек, отколкото във вътрешността на сушата?
- Водата има малък c
- Морето отразява всички слънчеви лъчи
- Водата има голям c и бавно се нагрява и изстива
- Там винаги духа силен вятър
Отговор: Водата има голям c и бавно се нагрява и изстива
Морето поглъща много топлина през лятото и я отдава бавно през зимата.
Алуминиев съд с маса 0,5 kg (c = 900 J/(kg·K)) съдържа 2 kg вода (c = 4200 J/(kg·K)). Колко топлина е нужна, за да се загреят заедно от 20 °C до 70 °C?
- 442,5 kJ
- 420 kJ
- 22,5 kJ
- 510 kJ
Отговор: 442,5 kJ
Съдът: 0,5·900·50 = 22 500 J. Водата: 2·4200·50 = 420 000 J. Общо 442 500 J = 442,5 kJ.
Коя е единицата за специфичен топлинен капацитет в SI?
- J/kg
- J/(kg·K)
- J·kg
- W/K
Отговор: J/(kg·K)
Специфичният топлинен капацитет показва колко джаула са нужни за 1 kg и 1 K.
Кое от тези вещества има най-голям специфичен топлинен капацитет?
- Мед
- Вода
- Желязо
- Олово
Отговор: Вода
Водата има c = 4200 J/(kg·K), което е много повече от металите (мед около 380, олово около 130).
Защо водата се използва в радиаторите на парното отопление?
- Има малък специфичен топлинен капацитет
- Кипи при ниска температура
- Не провежда топлина
- Има голям специфичен топлинен капацитет и пренася много топлина
Отговор: Има голям специфичен топлинен капацитет и пренася много топлина
При изстиване с няколко градуса водата отдава голямо количество топлина на стаята.
Как се нарича произведението cm за дадено тяло?
- Топлинен капацитет на тялото
- Специфична топлина на топене
- Вътрешна енергия
- Количество топлина
Отговор: Топлинен капацитет на тялото
Топлинният капацитет C = cm показва колко топлина е нужна, за да се нагрее цялото тяло с 1 K.
По 1 kg вода и пясък получават едно и също количество топлина. Пясъкът (c = 840 J/(kg·K)) се нагрява с 20 °C. С колко се нагрява водата? (c = 4200 J/(kg·K))
- 20 °C
- 100 °C
- 4 °C
- 8 °C
Отговор: 4 °C
Q = 1 · 840 · 20 = 16 800 J, а за водата Δt = 16 800/4200 = 4 °C.