1. Сколько тепла высвободилось при охлаждении масла, объем которого составляет 20 литров, если температура изменилась

1. Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знание закона физики, известного как закон Гей-Люссака. Этот закон гласит, что количество теплоты \(Q\), высвобождаемое или поглощаемое при изменении температуры газа, пропорционально изменению температуры \(\Delta T\), массе газа \(m\) и его удельному теплоемкости \(c\), то есть формула будет выглядеть следующим образом:

\[Q = mc\Delta T\]

В данной задаче у нас не газ, а масло, но похожий закон применим и к этому случаю. Удельная теплоемкость масла приближенно равна 2,1 Дж/град, то есть \(c = 2,1\) Дж/(град).

Теперь подставим значения в формулу:

\[Q = mc\Delta T\]
\[Q = 20 \times 2{,}1 \times (60 - 20)\]

Выполнив вычисления, получаем:

\[Q = 20 \times 2{,}1 \times 40 = 1680\] Джулей

Таким образом, при охлаждении масла объемом 20 литров с 60 °C до 20 °C высвободилось 1680 Джулей тепла.

2. Для решения этой задачи нам понадобится знание удельной теплоемкости воды \(c = 4,18\) Дж/(град), а также удельной теплоты парообразования воды \(L = 2260\) кДж/кг.

Поскольку у нас даны объем воды и масса котелка, придется немного подумать и использовать несколько формул.

Сначала вычислим массу воды, используя плотность воды \(\rho = 1\) кг/л:

\[m = \rho \cdot V = 1 \cdot 2 = 2\] кг

Теперь найдем количество теплоты, требуемое для нагревания воды:

\[Q_1 = mc\Delta T = 2 \cdot 4{,}18 \cdot (100 - 20)\] (приведем температуру к градусам Цельсия)

Выполняем вычисления:

\[Q_1 = 2 \cdot 4{,}18 \cdot 80 = 668{,}8\] Дж

Для нагревания воды до кипения нам также понадобится учесть удельную теплоту парообразования. Количество теплоты, требуемое для превращения 2 кг воды в пар, будет равно:

\[Q_2 = mL\]

Подставляем значения:

\[Q_2 = 2 \cdot 2260 = 4520\] кДж

Теперь сложим оба значения, чтобы получить полное количество теплоты:

\[Q_{\text{полное}} = Q_1 + Q_2 = 668{,}8 + 4520 = 5188{,}8\] кДж (здесь учтено, что 1 кДж = 1000 Дж)

Таким образом, для нагревания 2 литров воды от 20 °C до кипения в алюминиевом котелке массой 200 грамм потребуется 5188,8 кДж теплоты.