Ви знаєте, що можливі два способи зміни внутрішньої енергії тіла: здійснення роботи і теплообмін. Виникає питання: яка величина характеризує зміну внутрішньої енергії тіла при теплообміні, є його мірою? Цю величину називають кількістю теплоти. 

Кількістю теплоти називають фізичну величину, значення якої дорівнює зміні внутрішньої енергії тіла в процесі теплообміну без здійснення роботи.

Кількість теплоти позначають літерою Q. Одиницею кількості теплоти, як і будь-якого виду енергії, є джоуль (1 Дж).

При передачі тілу деякої кількості теплоти без здійснення роботи його внутрішня енергія збільшується; якщо тіло віддає певну кількість теплоти, то його внутрішня енергія зменшується.

Q ‒ це кількість теплоти, що необхідна для нагрівання чи виділяється при охолодженні,

c ‒ питома теплоємність речовини, з якої складається тіло,

m ‒ маса речовини,

t₁ ‒ початкова температура речовини,

t₂ ‒ кінцева температура

Одиницею кількості теплоти з давніх-давен була особлива одиниця - калорія (з лат. calor - тепло, жар).

Калорія (кал) - це кількість теплоти, яку треба передати 1 г води для нагрівання її на 1 °С. Можна сказати також, що калорія - це кількість теплоти, яку втрачає 1 г води, охолоджуючись на 1 °С.

Користуються також більшою одиницею кількості теплоти кілокалорією:

1 ккал = 1000 кал;

1 кал = 4,19 Дж.

Запитання для самоперевірки

1.  Яку фізичну величину називають кількістю теплоти?

2. Яка одиниця кількості теплоти?

3. Від яких величин залежить кількість теплоти, яка передається тілу при нагріванні?

4. Тілу при нагріванні передано кількість теплоти 100 Дж. Як змінилася при цьому його внутрішня енергія? Яку кількість теплоти віддасть це тіло, якщо при охолодженні його температура зміниться на стільки ж градусів, що і при нагріванні? Як при охолодженні зміниться його внутрішня енергія?

5. Яку фізичну величину називають питомою теплоємністю речовини?

6. Порівняйте питому теплоємність сталі та алюмінію. Порівняйте кількість теплоти, яку необхідно затратити для нагрівання сталевої і алюмінієвої деталей із однаковою масою при однаковій зміні температури. 

Домашній експеримент

Підготуйте три посудини з водою. Першу з теплою (з температурою, що приблизно дорівнює температурі тіла людини), другу з холодною (з-під крану), третю з водою кімнатної температури. Опустіть одну руку в посудину з теплою, а другу — в посудину з холодною водою. Вийміть обидві руки та опустіть їх у воду кімнатної температури. Порівняйте й поясніть свої відчуття.

Задача. Під час згоряння дров цегляна піч масою 2 т отримала 88 МДж теплоти і нагрілася від 10 до 60 °С. Визначте питому теплоємність цегли.

Аналіз фізичної проблеми. Для розв’язання задачі скористаємося формулою, що визначає питому теплоємність речовини.

Вправа 

1. Для нагрівання тіла було використано 1 Дж теплоти. Наскільки змінилася внутрішня енергія тіла?

2. Під час охолодження тіла його внутрішня енергія зменшилася на 5 Дж. Яка кількість теплоти виділилася при цьому?

3. Обчисліть теплоємність речовини, з якої виготовлене тіло, що остигнувши на 50 °С, віддало 15 кДж теплоти.

4. Сталеву ложку масою 40 г нагріли в окропі (у воді за температури 100 °С). Яка кількість теплоти пішла на нагрівання ложки, якщо її температура збільшилася від 20 до 80 °С?

5. Щоб нагріти деталь масою 250 г на 160 °С, їй було передано 20 кДж теплоти. З якого матеріалу виготовлено деталь?

6. В алюмінієвій каструлі масою 500 г нагріли 1,5 кг води від 20 °С до кипіння. Яку кількість теплоти передано каструлі з водою?

7. На яку висоту можна підняти вантаж масою 2 т, якщо вдалося б використати всю енергію, що звільняється під час остигання 0,5 л води від 100 до 0 °С ?