Коли ми говоримо про нагрівання води, ми зазвичай маємо на увазі зміну її температури під впливом теплоти. У даній статті ми розглянемо, скільки градусів може нагрітися 6 літрів води при витрачених 300 кДж енергії.
Для початку, давайте з'ясуємо, що таке кДж. Це одиниця вимірювання енергії в системі міжнародної системи (СІ). 1 кДж дорівнює 1000 джоулів. Теплота, витрачена на нагрівання води, можна виміряти в кДж або джоулях.
Щоб обчислити, скільки градусів нагріється 6 літрів води при витраченої енергії в 300 кДж, нам знадобиться знати теплоємність води. Теплоємність позначає кількість теплоти, яке необхідно затратити на нагрівання речовини на 1 градус Цельсія. Для води теплоємність становить близько 4,18 Дж/(г*°c).
Швидкість нагріву води при заданих умовах
Величину теплоємності зазвичай позначають буквою C і вимірюють в джоулях на грам-градус Цельсія (Дж/(г·°C)) або в кілоджоулях на кілограм-градус Цельсія (кДж/(кг·°c)). У разі води, її теплоємність приблизно дорівнює 4,18 кДж/(кг·°c). Це означає, що для нагріву 1 кг води на один градус Цельсія потрібно затратити 4,18 кілоджоулів енергії.
З огляду на, що є 6 літрів води, то її маса буде дорівнює 6000 грам (1 літр води дорівнює 1000 грамам). Теплоємність 6 літрів води складе:
де Q-витрачена енергія, ΔT-зміна температури.
Підставивши відомі значення, можна визначити ΔT:
300 кДж = 4,18 кДж/(кг * °c) * 6 кг * ΔT
ΔT = 300 кДж /(4,18 кДж/(кг * °c) * 6 кг) ≈ 11,96 °C
Таким чином, при витраченої енергії в 300 кілоджоулів і обсязі 6 літрів, вода нагріється приблизно на 11,96 градусів Цельсія.
Теплообмін і енергія вода-енергія
Для розрахунку кількості теплоти, яке поглинає або віддає вода, використовується формула:
Q = mcΔT
- Q - кількість теплоти,
- m-маса речовини (в даному випадку вода),
- c-питома теплоємність речовини,
- ΔT-зміна температури.
Таким чином, для визначення кількості теплоти, яка необхідна для нагріву 6 літрів води на певну кількість градусів, можна використовувати дану формулу.
За умови, що 1 літр води має масу близько 1 кг, для нашого випадку маса води буде дорівнює 6 кг.
Питома теплоємність води становить близько 4,18 Дж/град.
Таким чином, для обчислення кількості теплоти, необхідної для нагрівання 6 літрів води на певну кількість градусів, потрібно помножити масу води на питому теплоємність і зміна температури, тобто:
Q = (6 кг) * (4,18 Дж / град) * ΔT
Для даного прикладу було витрачено 300 кДж енергії на нагрівання води. Тому значення теплоти можна записати так:
300 кДж = (6 кг) * (4,18 Дж / град) * ΔT
Підставляючи значення в рівняння, можна вирішити його щодо ΔT і визначити, на скільки градусів нагрілася вода.
Кількість теплоти і зміна температури води
Для обчислення кількості теплоти, одержуваної або втрачається речовиною, можна використовувати формулу:
- Q - кількість теплоти (в джоулях або калоріях);
- m-маса речовини (в кілограмах);
- c-питома теплоємність речовини (в джоулях на градус на кілограм або калоріях на градус на грам);
- ΔT-зміна температури (в градусах Цельсія).
В даному випадку, щоб знайти кількість градусів, на які нагрілася вода, ми знаємо масу речовини (6 літрів води) і витрачену енергію (300 кДж).
Давайте перейдемо до підрахунків. Припустимо, що питома теплоємність води становить 4,186 Дж/(г·°c) (даний показник відповідає питомій теплоємності води при 25°c).
| Розмірність | Маса води | Теплоємність | зміна температури | Кількість теплоти |
|---|---|---|---|---|
| кг | 6 | 4,186 | ? | 300,000 |
Використовуючи формулу, ми можемо виразити зміну температури:
ΔT = 300,000 / (6 * 4.186)
Тобто, 6 літрів води нагрілися приблизно на 119,9 градуса Цельсія при витраченій енергії 300 кДж.