Сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 50 грамм воды от 20°С до кипения, если в стеклянной колбе массой 100 грамм?

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется знание закона сохранения энергии и формулы для расчета теплоты. Давайте пошагово пройдемся по решению этой задачи.

Шаг 1: Определим выполняемые действия и данную информацию:
- Нагревание 50 г воды от 20°С до кипения;
- Масса стеклянной колбы - 100 г;
- Удельная теплоемкость стекла - 840 Дж/кг°С.

Шаг 2: Рассчитаем необходимое количество теплоты для нагревания воды. Мы можем использовать формулу Q = m * c * ΔT, где:
- Q - теплота (в джоулях);
- m - масса вещества (в килограммах);
- c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм на градус Цельсия);
- ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Мы знаем массу воды (50 г) и изменение температуры (от 20°С до кипения, что составляет 100°С).

\[Q_{воды} = m_{воды} \cdot c_{воды} \cdot \Delta T_{воды}\]

Шаг 3: Определим удельную теплоемкость воды. Удельная теплоемкость воды составляет 4186 Дж/кг°С.

Шаг 4: Рассчитаем теплоту, необходимую для нагревания воды:

\[Q_{воды} = 50 \, \text{г} \cdot 4186 \, \text{Дж/кг°С} \cdot 100°С\]

Выполняем вычисления:

\[Q_{воды} = 50 \, \text{г} \cdot 4186 \, \text{Дж/кг°С} \cdot 100°С = 20,930,000 \, \text{Дж}\]

Шаг 5: Теперь, чтобы получить общую теплоту, необходимо сложить теплоту, необходимую для нагревания воды, и теплоту, необходимую для нагревания стеклянной колбы.

\[Q_{общая} = Q_{воды} + Q_{стекла}\]

Для расчета теплоты, необходимой для нагревания стекла, мы используем ту же формулу:

\[Q_{стекла} = m_{стекла} \cdot c_{стекла} \cdot \Delta T_{стекла}\]

Мы знаем массу стекла (100 г) и также изменение температуры (100°С). Значения удельной теплоемкости стекла нам уже даны (840 Дж/кг°С).

Выполняем вычисления:

\[Q_{стекла} = 100 \, \text{г} \cdot 840 \, \text{Дж/кг°С} \cdot 100°С = 8,400,000 \, \text{Дж}\]

Шаг 6: Теперь мы можем получить общую теплоту:

\[Q_{общая} = Q_{воды} + Q_{стекла} = 20,930,000 \, \text{Дж} + 8,400,000 \, \text{Дж} = 29,330,000 \, \text{Дж}\]

Таким образом, для нагревания 50 г воды от 20°С до кипения в стеклянной колбе массой 100 г потребуется 29,330,000 Дж теплоты.