1. Сколько энергии нужно, чтобы нагреть 2 кг воды в алюминиевом чайнике массой 500 г с 20 °C до точки кипения? 2. Какое

Задача 1.
Для решения данной задачи мы можем использовать формулу теплообмена:
\[Q = mc\Delta T\]
где:
\(Q\) - количество теплоты,
\(m\) - масса вещества,
\(c\) - удельная теплоемкость,
\(\Delta T\) - изменение температуры.

Узнаем сначала удельную теплоемкость алюминия и воды.
Удельная теплоемкость алюминия \(c_{\text{ал}} = 0,897 \, \text{Дж/г} \cdot \text{°C}\) (данные можно найти в таблице физических величин).
Удельная теплоемкость воды \(c_{\text{воды}} = 4,18 \, \text{Дж/г} \cdot \text{°C}\) (также можно найти в таблице физических величин).

Теперь можем рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева воды при данном изменении температуры:
\[\Delta Q_{\text{воды}} = mc_{\text{воды}}\Delta T_{\text{воды}}\]
\[\Delta Q_{\text{воды}} = 2000 \cdot 4,18 \cdot (100 - 20) \, \text{Дж} = 671600 \, \text{Дж}\]

Аналогично рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева алюминиевого чайника:
\[\Delta Q_{\text{чайника}} = mc_{\text{ал}}\Delta T_{\text{чайника}}\]
\[\Delta Q_{\text{чайника}} = 500 \cdot 0,897 \cdot (100 - 20) \, \text{Дж} = 358500 \, \text{Дж}\]

Теперь сложим полученные значения, чтобы определить общее количество теплоты:
\[Q_{\text{общее}} = \Delta Q_{\text{воды}} + \Delta Q_{\text{чайника}} = 671600 + 358500 = 1030100 \, \text{Дж}\]

Таким образом, для нагрева 2 кг воды в алюминиевом чайнике массой 500 г с 20 °C до точки кипения потребуется 1030100 Дж энергии.

Задача 2.
Аналогично предыдущей задаче, мы можем использовать формулу теплообмена:
\[Q = mc\Delta T\]

Узнаем удельную теплоемкость кирпича. Пусть \(c_{\text{кирпича}} = 0,84 \, \text{Дж/г} \cdot \text{°C}\).

Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для остывания всех кирпичей при данном изменении температуры:
\[\Delta Q_{\text{кирпичей}} = mc_{\text{кирпича}}\Delta T_{\text{кирпичей}}\]
\[\Delta Q_{\text{кирпичей}} = 500 \cdot 1000 \cdot 0,84 \cdot (70 - 20) \, \text{Дж} = 21000000 \, \text{Дж}\]

Таким образом, при остывании кирпичной печи из 500 кирпичей массой 1 кг каждый с 70 °C до 20 °C выделяется 21000000 Дж энергии.

Задача 3.
Для решения этой задачи также используем формулу теплообмена:
\[Q = mc\Delta T\]

Узнаем удельную теплоемкость воды \(c_{\text{воды}} = 4,18 \, \text{Дж/г} \cdot \text{°C}\).

Выразим массу воды через количество энергии:
\(mc\Delta T = Q \Rightarrow m = \frac{Q}{c\Delta T}\).

Теперь рассчитаем массу воды, которую нужно охладить до 20 °C, чтобы выделилось 1680 кДж энергии:
\[m = \frac{1680 \times 10^3}{4,18 \times (100 - 20)} \, \text{г} = 10000 \, \text{г} = 10 \, \text{л}\]

Таким образом, нужно охладить 10 литров кипятка до 20 °C, чтобы выделилось 1680 кДж энергии.

Задача 4.
Для этой задачи используем формулы теплообмена и теплоты смены фазы:
\[Q = mc\Delta T, \quad Q_{\text{смены фазы}} = mL\]

Узнаем удельную теплоемкость льда \(c_{\text{льда}} = 2,1 \, \text{Дж/г} \cdot \text{°C}\) и теплоту смены фазы \(L = 334 \, \text{Дж/г}\).

Сначала рассчитаем количество энергии, необходимое для превращения льда в воду при 0 °C:
\[Q_1 = mc_{\text{льда}}\Delta T_1\]
\[Q_1 = 10 \cdot 2,1 \cdot (0 - (-20)) \, \text{Дж} = 420 \, \text{Дж}\]

Затем рассчитаем количество энергии, необходимое для нагревания воды до точки кипения:
\[Q_2 = mc_{\text{воды}}\Delta T_2\]
\[Q_2 = 10 \cdot 4,18 \cdot (100 - 0) \, \text{Дж} = 4180 \, \text{Дж}\]

Наконец, рассчитаем количество энергии, необходимое для превращения воды в кипящее состояние:
\[Q_3 = mL\]
\[Q_3 = 10 \cdot 334 \, \text{Дж} = 3340 \, \text{Дж}\]

Теперь сложим все полученные значения:
\[Q_{\text{общее}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 420 + 4180 + 3340 = 7940 \, \text{Дж}\]

Таким образом, необходимо передать 7940 Дж энергии, чтобы 10 г льда при 0 °C сначала превратилось в воду, а затем нагрелось до точки кипения.