Номер 4, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 12. Количество теплоты, необходимое для плавления тела и выделяющееся при его кристаллизации. Переход аморфных тел из твёрдого состояния в жидкое. Вспомните - номер 4, страница 50.

Условие.

Что такое количество теплоты?

Решение.

Определение и физический смысл

Количество теплоты – это физическая величина, представляющая собой меру энергии, которую тело получает или отдает в процессе теплообмена без совершения механической работы. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, количество теплоты – это энергия, передаваемая от более нагретого тела к менее нагретому при их контакте (или через излучение). Эта передача происходит за счет хаотического движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул), из которых состоят тела. Частицы более горячего тела обладают большей кинетической энергией и, сталкиваясь с частицами более холодного тела, передают им часть своей энергии, пока температуры тел не выровняются.

Количество теплоты обычно обозначается буквой $\text{Q}$. В Международной системе единиц (СИ) оно измеряется в джоулях (Дж), так как является формой энергии. Также исторически используется внесистемная единица – калория (кал): 1 кал ≈ 4,1868 Дж.

Ответ: Количество теплоты – это энергия, передаваемая в процессе теплообмена от одного тела к другому, измеряемая в джоулях.

Способы расчета количества теплоты

Формула для расчета количества теплоты зависит от термодинамического процесса, в котором участвует тело:

1. При нагревании или охлаждении тела количество теплоты рассчитывается по формуле:
   $Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1) = c \cdot m \cdot \Delta t$
   где $\text{c}$ – удельная теплоемкость вещества (Дж/(кг·°C)), $\text{m}$ – масса тела (кг), а $\Delta t = t_2 - t_1$ – изменение его температуры (°C или K).
2. При плавлении (кристаллизации) вещества, уже нагретого до температуры плавления, количество теплоты определяется как:
   $Q = \lambda \cdot m$
   где $\lambda$ – удельная теплота плавления (Дж/кг).
3. При парообразовании (конденсации) жидкости, уже нагретой до температуры кипения, количество теплоты равно:
   $Q = L \cdot m$
   где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования (Дж/кг).
4. При сгорании топлива количество выделившейся теплоты находят по формуле:
   $Q = q \cdot m$
   где $\text{q}$ – удельная теплота сгорания топлива (Дж/кг).

Ответ: Количество теплоты рассчитывается по разным формулам в зависимости от процесса: $Q = c \cdot m \cdot \Delta t$ для нагревания/охлаждения, $Q = \lambda \cdot m$ для плавления/кристаллизации, $Q = L \cdot m$ для парообразования/конденсации и $Q = q \cdot m$ для сгорания топлива.

Количество теплоты и внутренняя энергия

Количество теплоты тесно связано с понятием внутренней энергии. Внутренняя энергия ($\text{U}$) – это суммарная энергия хаотического движения и взаимодействия всех частиц, составляющих тело. Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершив работу над телом ($\text{A}$) или передав ему некоторое количество теплоты ($\text{Q}$). Это утверждение является первым законом термодинамики:

$Q = \Delta U + A$

где $\Delta U$ – изменение внутренней энергии системы, а $\text{A}$ – работа, совершаемая системой против внешних сил.

Важно понимать, что тело обладает внутренней энергией, но оно не "содержит" теплоту. Теплота – это характеристика самого процесса передачи энергии, а не состояния тела. Поэтому говорят, что тело получило или отдало количество теплоты, в результате чего его внутренняя энергия изменилась.

Ответ: Количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена. Согласно первому закону термодинамики, переданное телу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение им работы.