§ 12. Расчёт количества теплоты. Уравнение теплового баланса

Когда вещество нагревается или остывает, его внутренняя энергия меняется. Чтобы найти количество теплоты, которое получает тело массой m при нагревании от начальной температуры t₁ до конечной t₂, пользуются формулой

Q = c·m·(t₂ - t₁),

где Q — количество теплоты (Дж), c — удельная теплоёмкость вещества (Дж/(кг·°C)), m — масса тела (кг), а t₂ - t₁ — изменение температуры (°C). Удельная теплоёмкость показывает, сколько энергии нужно, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 °C; её значения берут из таблицы. При остывании конечная температура ниже начальной, и отданную теплоту считают по формуле

Q = c·m·(t₁ - t₂).

Разность температур записывают так, чтобы она получилась положительной. По сути это одна и та же формула: переданная энергия пропорциональна массе тела, его удельной теплоёмкости и изменению температуры. Увеличим любую из трёх величин вдвое — вдвое вырастет и количество теплоты.

Пример 1. В медной кастрюле массой 600 г нагрели 4 л воды с 18 до 78 °C. Сколько теплоты пошло на нагревание кастрюли и воды? Металл и жидкость греются вместе, поэтому их начальная и конечная температуры одинаковы; потерями энергии в комнату пренебрегаем.