Глава 1. Тепловые явления. § 10. Количество теплоты. Единицы количества теплоты — с. 41
§ 10. Вопрос 1. Что называют количеством теплоты?
Количеством теплоты называют энергию, которую получает тело или теряет в процессе теплопередачи. Обозначают её буквой Q. Поскольку при теплопередаче внутренняя энергия тела изменяется без совершения работы, количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела. Нагреваясь, тело получает энергию (Q > 0), остывая — отдаёт (теряет) её.
§ 10. Вопрос 2. Какова единица количества теплоты?
Количество теплоты — это энергия, поэтому единицей его в СИ служит джоуль (Дж). Используют также кратные единицы: килоджоуль (1 кДж = 1000 Дж = 10³ Дж) и мегаджоуль (1 МДж = 1 000 000 Дж = 10⁶ Дж). Обратно: 1 Дж = 10⁻³ кДж = 10⁻⁶ МДж.
§ 10. Вопрос 3. Как зависит количество теплоты от массы тела?
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, прямо пропорционально его массе. Это показывает опыт: в два одинаковых стакана налили воду массой 100 г и 200 г и нагревали на одинаковых горелках. За одно и то же время (то есть при одном и том же полученном количестве теплоты) вода большей массы нагрелась на меньшее число градусов. Чтобы изменение температуры в обоих стаканах было одинаковым, воду большей массы нужно нагревать дольше, а значит, сообщить ей большее количество теплоты. При увеличении массы в 2 раза нужное количество теплоты тоже увеличивается в 2 раза.
§ 10. Вопрос 4. Как зависит количество теплоты от разности конечной и начальной температур тела?
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того, на сколько градусов оно нагревается, то есть прямо пропорционально разности конечной и начальной температур t₂ − t₁. Опыт: воду одинаковой массы в одном стакане нагревают от 20 до 40 °C, в другом — от 20 до 60 °C на одинаковых горелках. Во втором стакане нагревание длится дольше, значит, воде передано большее количество теплоты. Чем больше изменение температуры, тем больше требуется теплоты (при увеличении разности в 2 раза — в 2 раза больше).
§ 10. Вопрос 5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело.
Берут два одинаковых сосуда: в один наливают воду, в другой растительное масло такой же массы (например, по 200 г), начальные температуры жидкостей одинаковы. Их нагревают на одинаковых горелках в течение одного и того же времени, то есть жидкости получают одинаковое количество теплоты. В каждую жидкость опускают термометр. Оказывается, что масло нагрелось до более высокой температуры, чем вода. Чтобы температура воды стала равной температуре масла, воде нужно сообщить дополнительное количество теплоты. Значит, при одинаковых массе и изменении температуры для нагревания разных веществ требуется разное количество теплоты, то есть оно зависит от рода вещества.
§ 10. Вопрос 6. От каких величин зависит количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела?
Опыт показывает, что количество теплоты, выделяемое при охлаждении тела, зависит от тех же физических величин, что и количество теплоты, необходимое для его нагревания: от массы тела, от разности начальной и конечной температур (на сколько градусов тело остыло) и от рода вещества, из которого оно состоит. Чем больше масса тела и чем сильнее оно остыло, тем больше теплоты выделяется; для разных веществ при одинаковых массе и изменении температуры количество выделяемой теплоты разное.