Формула количества теплоты
Количество теплоты — это энергия, которую тело получает при нагревании или отдаёт при охлаждении. Оно вычисляется по формуле:
Q = c · m · Δt
где Δt = t₂ − t₁ — разность конечной и начальной температур.
Расшифровка обозначений
- Q — количество теплоты, Дж (джоуль)
- c — удельная теплоёмкость вещества, Дж/(кг·°C)
- m — масса тела, кг
- Δt — изменение температуры, °C (или К — разность одинакова)
Справочные значения c: вода — 4200 Дж/(кг·°C), лёд — 2100, алюминий — 900, железо — 460, медь — 400.
Числовой пример
Задача: нагреть 0,5 кг алюминия с 20 °C до 120 °C.
- Находим Δt = 120 − 20 = 100 °C.
- Берём c алюминия = 900 Дж/(кг·°C).
- Q = 900 · 0,5 · 100 = 45 000 Дж = 45 кДж.
Как выразить другие величины
- Масса: m = Q / (c · Δt)
- Удельная теплоёмкость: c = Q / (m · Δt)
- Изменение температуры: Δt = Q / (c · m)
Частые ошибки
- Подставляют температуру (t), а не изменение температуры (Δt).
- Путают граммы и килограммы: масса должна быть в кг.
- При охлаждении Q получается отрицательным — это нормально: знак показывает направление теплообмена.
- Если тело тает или испаряется — формула Q = cmΔt не учитывает теплоту фазового перехода (нужна Q = λm или Q = Lm).
Связь с другими понятиями
Количество теплоты — часть уравнения теплового баланса: Q₁ + Q₂ + … = 0 (сумма теплот в замкнутой системе равна нулю). Это основа для задач о смешивании жидкостей и нагреве тел от нагревателей.
