§ 13. Колькасць цеплаты

Прыклады рашэння задач
Мал.
Мал. 77

Прыклад 1. На малюнку 77 прыведзены графік залежнасці абсалютнай тэмпературы цела, якое награвалася, ад перададзенай яму колькасці цеплаты. Выкарыстоўваючы табліцу, вызначце рэчыва, з якога выраблена цела, калі яго маса m = 40 кг.

Рашэнне. Для таго каб вызначыць рэчыва, з якога выраблена цела, знойдзем яго ўдзельную цеплаёмістасць с. Аналізуючы графік, робім выснову, што пры награванні цела ад тэмпературы Т1 = 200 К да тэмпературы Т2 = 600 К яму была перададзена колькасць цеплаты Q = 4,0 · 106 Дж, якую можна разлічыць па формуле Q = cm(Т– Т1).

Значыць, удзельная цеплаёмістасць рэчыва c space equals space fraction numerator Q over denominator m increment T end fraction.

c space equals space fraction numerator 4 comma 0 times 10 to the power of 6 space Дж over denominator 40 space кг space times left parenthesis 600 space straight К minus 200 space straight К right parenthesis end fraction space equals space 0 comma 25 times 10 cubed space fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction space equals space 0 comma 25 space fraction numerator кДж over denominator кг times straight К end fraction.

Атрыманае значэнне ўдзельнай цеплаёмістасці адпавядае волаву.

Адказ: c space equals space 0 comma 25 space fraction numerator кДж over denominator кг times straight К end fraction — волава.

Прыклад 2. У налітую ў пасудзіну ваду, маса якой m1 = 800 г і тэмпература t1 = 60 °С, дадалі некаторую колькасць лёду пры тэмпературы t2 = –10 °С. Вызначце масу лёду, калі пасля дасягнення цеплавой раўнавагі тэмпература вадкасці ў пасудзіне t3 = 40 °С. Цеплаёмістасць пасудзіны і страты цяпла можна не прымаць пад увагу. Удзельная цеплаёмістасць вады с subscript 1 space equals space 4 comma 2 times 10 cubed space fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction, лёду с subscript 2 space equals space 2 comma 1 times 10 cubed space fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction, удзельная цеплата плаўлення лёду straight lambda space equals space 3 comma 33 times 10 to the power of 5 space Дж over кг.

Дадзена:
m1 = 800 г = 0,800 кг
t1 = 60 °С
t2 = –10 °С
t3 = 40 °С
с subscript 1 space equals space 4 comma 2 times 10 cubed space fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction
с subscript 2 space equals space 2 comma 1 times 10 cubed space fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction
straight lambda space equals space 3 comma 33 times 10 to the power of 5 space Дж over кг
m2 — ?

Рашэнне. Не прымаючы пад увагу страты энергіі ў навакольнае асяроддзе, улічваем толькі абмен энергіяй паміж целамі, што ўвахо дзяць у склад сістэмы. Разгледзім цеплавыя працэсы, якія адбываліся ў сістэме: 1) на гра ванне лёду ад тэмпературы t2 да тэмпературы плаўлення t0 = 0,0 °С: Q1 = c2m2(t0t2); 2) плаўленне лёду: Q2 = λm2; 3) награванне вады, якая з’явілася пры плаўленні лёду, ад тэмпературы t0 да тэмпературы t3: Q3 = c1m2(t3 – t0); 4) ахалоджванне цёплай вады масай m1 ад тэмпературы t1 да тэмпературы t3: Q4 = c1m1(t3t1). Складзём ураўненне цеплавога балансу: Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0, або

c subscript 2 m subscript 2 left parenthesis t subscript 0 space – space t subscript 2 right parenthesis space plus space straight lambda m subscript 2 plus c subscript 1 m subscript 2 left parenthesis t subscript 3 space – space t subscript 0 right parenthesis space plus space c subscript 1 m subscript 1 left parenthesis t subscript 3 space – space t subscript 1 right parenthesis space equals space 0.

Адкуль маса лёду:

m subscript 2 space equals space fraction numerator c subscript 1 m subscript 1 left parenthesis t subscript 1 minus t subscript 3 right parenthesis over denominator c subscript 2 left parenthesis t subscript 0 minus t subscript 2 right parenthesis plus straight lambda plus c subscript 1 left parenthesis t subscript 3 minus t subscript 0 right parenthesis end fraction.

m subscript 2 space equals space fraction numerator 4 comma 2 times 10 cubed space begin display style fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction end style times 0 comma 800 space кг times left parenthesis 60 space degree straight С minus 40 space degree straight С right parenthesis over denominator 2 comma 1 times 10 cubed space begin display style fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction end style times left parenthesis 0 comma 0 space degree straight С plus 10 space degree straight С right parenthesis plus 3 comma 33 times 10 to the power of 5 space begin display style Дж over кг end style plus 4 comma 2 times 10 cubed space begin display style fraction numerator Дж over denominator кг times straight К end fraction end style times left parenthesis 40 space degree straight С minus 0 comma 0 space degree straight С right parenthesis end fraction space equals space 0 comma 13 space кг.

Адказ: m2 = 0,13 кг.