1. Для решения этой задачи нужно знать удельную теплоёмкость стали. Примем её равной $c = 500 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Тогда количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания стальной детали, можно рассчитать по формуле:
$Q = mc(T_2 - T_1)$,
где $m$ – масса детали, $T_1$ и $T_2$ – начальная и конечная температуры.
Переведём массу в килограммы: $m = 200 г = 0.2 кг$. Подставим значения:
$Q = 0.2 кг \cdot 500 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot (1235 \degree C - 35 \degree C) = 0.2 \cdot 500 \cdot 1200 = 120000 Дж = 120 кДж$.
**Ответ: 120 кДж**
2. Для решения этой задачи нужно знать удельную теплоту сгорания дров. Примем, что удельная теплота сгорания дров равна $q = 10 МДж/кг = 10 \cdot 10^6 Дж/кг$. Тогда количество выделившейся энергии $Q$ можно рассчитать по формуле:
$Q = qm$,
где $m$ – масса дров. Переведём массу в килограммы: $m = 4 т = 4000 кг$. Подставим значения:
$Q = 10 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг} \cdot 4000 кг = 40 \cdot 10^9 Дж = 40 ГДж$.
**Ответ: 40 ГДж**
3. Для решения этой задачи нужно знать удельную теплоёмкость воды. Примем её равной $c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Тогда массу воды $m$, которую можно нагреть, можно рассчитать по формуле:
$Q = mc(T_2 - T_1)$,
где $Q$ – количество теплоты, $T_1$ и $T_2$ – начальная и конечная температуры. Выразим массу:
$m = \frac{Q}{c(T_2 - T_1)}$
Переведём количество теплоты в джоули: $Q = 500 кДж = 500000 Дж$. Подставим значения:
$m = \frac{500000 Дж}{4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot (60 \degree C - 0 \degree C)} = \frac{500000}{4200 \cdot 60} \approx 1.98 кг$.
**Ответ: ≈1.98 кг**
4. Для решения этой задачи нужно знать удельную теплоёмкость воды и алюминия. Примем, что $c_{воды} = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$, $c_{алюминия} = 920 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Общее количество теплоты, необходимое для нагревания воды и чайника, можно рассчитать по формуле:
$Q = (m_{воды}c_{воды} + m_{алюминия}c_{алюминия})(T_2 - T_1)$,
где $m_{воды}$ и $m_{алюминия}$ – массы воды и чайника, $T_1$ и $T_2$ – начальная и конечная температуры. Подставим значения:
$Q = (2 кг \cdot 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} + 0.5 кг \cdot 920 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C})(100 \degree C - 10 \degree C) = (8400 + 460) \cdot 90 = 8860 \cdot 90 = 797400 Дж = 797.4 кДж$.
**Ответ: 797.4 кДж**
5. Для решения этой задачи нужно знать удельную теплоту сгорания древесного угля и удельную теплоёмкость воды. Примем, что удельная теплота сгорания древесного угля $q = 34 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}$, удельная теплоёмкость воды $c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C}$. Полезное количество теплоты, идущее на нагрев воды:
$Q_{полезное} = 0.25Q_{сгорания} = 0.25qm_{угля}$,
где $m_{угля}$ – масса сгоревшего угля. Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в самоваре:
$Q_{нагрева} = mc(T_2 - T_1)$,
где $m$ – масса воды в самоваре, $T_1$ и $T_2$ – начальная и конечная температуры. Приравняем полезное количество теплоты и количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
$0.25qm_{угля} = mc(T_2 - T_1)$.
Выразим массу угля:
$m_{угля} = \frac{mc(T_2 - T_1)}{0.25q}$.
Переведём объём воды в массу, зная, что плотность воды равна 1000 кг/м³, или 1 кг/л: $m = 5 л \cdot 1 \frac{кг}{л} = 5 кг$. Подставим значения:
$m_{угля} = \frac{5 кг \cdot 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot (100 \degree C - 20 \degree C)}{0.25 \cdot 34 \cdot 10^6 \frac{Дж}{кг}} = \frac{5 \cdot 4200 \cdot 80}{0.25 \cdot 34 \cdot 10^6} \approx 0.197 кг = 197 г$.
**Ответ: ≈197 г**