Номер 4, страница 13 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Почему количество теплоты, выделившееся при охлаждении, является отрицательной величиной?

Количество теплоты, которое получает или отдает тело при изменении его температуры, рассчитывается по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot (t_{2} - t_{1})$

или

$Q = c \cdot m \cdot \Delta t$

где $\text{Q}$ – количество теплоты, $\text{c}$ – удельная теплоемкость вещества (всегда положительная величина), $\text{m}$ – масса тела (всегда положительная величина), $t_{1}$ – начальная температура, а $t_{2}$ – конечная температура.

При охлаждении температура тела уменьшается, то есть его конечная температура $t_{2}$ становится ниже начальной $t_{1}$.

$t_{2} < t_{1}$

Следовательно, разность температур $\Delta t = (t_{2} - t_{1})$ будет отрицательной величиной:

$\Delta t < 0$

Когда мы подставляем это отрицательное значение в формулу, мы умножаем положительные величины ($\text{c}$ и $\text{m}$) на отрицательную ($\Delta t$), что дает в результате отрицательное значение для количества теплоты $\text{Q}$.

Знак "минус" в данном случае несет физический смысл. В термодинамике принято считать, что если система (тело) получает тепло извне, то количество теплоты $\text{Q}$ положительно ($Q > 0$). Если же система отдает тепло в окружающую среду, ее внутренняя энергия уменьшается, и количество теплоты $\text{Q}$ считается отрицательным ($Q < 0$). Процесс охлаждения как раз и является процессом отдачи тепла.

Ответ: Количество теплоты, выделившееся при охлаждении, является отрицательной величиной, потому что оно вычисляется по формуле, включающей разность конечной и начальной температур ($t_{2} - t_{1}$). При охлаждении конечная температура ниже начальной, поэтому эта разность отрицательна. Отрицательный знак указывает на то, что тело не поглощает, а отдает тепло, то есть его внутренняя энергия уменьшается.