Question

Какое из тел нагреется быстрее от температуры 20'C до температуры 100'С: сталь массой 100 г или алюминий такойьже массы ? Почему?

Answer 1

Для нагревания указанных тел потребуются количества теплоты, равные:

$\displaystyle Q_1=c_1m\Delta t$

$\displaystyle Q_2=c_2m\Delta t$

Предположим, что мощность нагревания тел одна и та же, тогда можно записать:

$\displaystyle Q_1=P\tau_1$

$\displaystyle Q_2=P\tau_2$

Приравняем первую и вторую пару выражения, выразив из них время нагрева τ:

$\displaystyle \tau_1=\frac{c_1m\Delta t}{P}$

$\displaystyle \tau_2=\frac{c_2m\Delta t}{P}$

Таким образом, время нагрева оказывается пропорциональным удельной теплоемкости материала тела (при равных массах, разности температур и мощности нагрева). Удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг*°С), а алюминия 900 Дж/(кг*°С). Значит быстрее нагреется стальное тело (примерно в два раза).

Answer 2

Алюминий нагреется быстрее, чем сталь, при переходе от температуры 20 °C до 100 °C. Это связано с различными теплофизическими свойствами этих материалов.

У алюминия более высокий коэффициент теплопроводности, что означает, что он более эффективно передает тепло по своему объему. Таким образом, при нагреве алюминия тепло будет быстро распространяться по всему его объему, что приведет к более быстрому нагреву всего материала.

С другой стороны, сталь обладает более низким коэффициентом теплопроводности по сравнению с алюминием, что затрудняет эффективное распространение тепла по всему материалу. Это означает, что сталь будет нагреваться медленнее.

Таким образом, алюминий, имеющий более высокий коэффициент теплопроводности, нагреется быстрее, чем сталь одинаковой массы, при переходе от 20 °C до 100 °C.