Для решения задачи нужно учитывать количество теплоты, необходимое для нагревания как алюминиевой кастрюли, так и воды. Воспользуемся формулой для расчета количества теплоты:
[ Q = mc\Delta T ]
где:
- ( Q ) — количество теплоты;
- ( m ) — масса вещества;
- ( c ) — удельная теплоемкость вещества;
- ( \Delta T ) — изменение температуры.
1. Нагревание алюминиевой кастрюли
- Масса алюминиевой кастрюли (( m_{\text{ал}} )) = 400 г = 0.4 кг;
- Удельная теплоемкость алюминия (( c_{\text{ал}} )) ≈ 900 Дж/(кг·°C);
- Изменение температуры (( \Delta T )) = 100°C - 10°C = 90°C.
Расчет количества теплоты для нагревания кастрюли:
[ Q{\text{ал}} = m{\text{ал}} \cdot c{\text{ал}} \cdot \Delta T ]
[ Q{\text{ал}} = 0.4 \, \text{кг} \cdot 900 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 90 \, \text{°C} ]
[ Q_{\text{ал}} = 32,400 \, \text{Дж} ]
2. Нагревание воды
- Масса воды (( m_{\text{воды}} )) = 3 кг;
- Удельная теплоемкость воды (( c_{\text{воды}} )) ≈ 4,186 Дж/(кг·°C);
- Изменение температуры (( \Delta T )) = 100°C - 10°C = 90°C.
Расчет количества теплоты для нагревания воды:
[ Q{\text{воды}} = m{\text{воды}} \cdot c{\text{воды}} \cdot \Delta T ]
[ Q{\text{воды}} = 3 \, \text{кг} \cdot 4,186 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 90 \, \text{°C} ]
[ Q_{\text{воды}} = 1,130,220 \, \text{Дж} ]
Общее количество теплоты
Суммируем количество теплоты, необходимое для нагревания кастрюли и воды:
[ Q{\text{общ}} = Q{\text{ал}} + Q{\text{воды}} ]
[ Q{\text{общ}} = 32,400 \, \text{Дж} + 1,130,220 \, \text{Дж} ]
[ Q_{\text{общ}} = 1,162,620 \, \text{Дж} ]
Итак, для нагревания алюминиевой кастрюли массой 400 г и 3 кг воды от 10°C до 100°C потребуется передать 1,162,620 Дж теплоты.