При обработке холодом стальную деталь массой 0,54 кг при температуре 20 °С поместили в холодильник, температура которого − 80 °С. Какое количество теплоты было отдано при охлаждении детали?

Чтобы решить задачу, необходимо понять физические процессы, происходящие при охлаждении стальной детали, и применить соответствующую теоретическую базу.

1. Тепловая энергия и ее передача:
   Тепловая энергия — это форма энергии, связанная с хаотическим движением молекул и атомов вещества. Когда стальная деталь охлаждается, она отдает тепловую энергию окружающей среде, уменьшая свою температуру. Количество теплоты, которое отдает тело, зависит от его массы, удельной теплоемкости и изменения температуры.

2. Удельная теплоемкость:
   Удельная теплоемкость — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты нужно передать 1 килограмму вещества, чтобы изменить его температуру на 1 °С. Удельная теплоемкость стали обычно составляет приблизительно $ c = 460 \, \text{Дж}/\text{кг} \cdot \text{°С} $, но точное значение может немного варьироваться в зависимости от состава стали.

3. Формула расчета количества теплоты:
   Для вычисления количества теплоты ($ Q $), отданной или полученной телом, используется формула:
   $$ Q = c \cdot m \cdot \Delta t, $$
   где:

   • $ Q $ — количество теплоты (в джоулях, $ \text{Дж} $),
   • $ c $ — удельная теплоемкость вещества (в $ \text{Дж}/\text{кг} \cdot \text{°С} $),
   • $ m $ — масса тела (в килограммах, $ \text{кг} $),
   • $ \Delta t $ — изменение температуры (в градусах Цельсия, $ \text{°С} $).

4. Изменение температуры ($ \Delta t $):
   Изменение температуры ($ \Delta t $) определяется как разность между начальной температурой ($ t_{\text{начальная}} $) и конечной температурой ($ t_{\text{конечная}} $):
   $$ \Delta t = t_{\text{начальная}} - t_{\text{конечная}}. $$
   В данной задаче начальная температура детали составляет 20 °С, а конечная температура, которой она достигнет в холодильнике, равна −80 °С. Таким образом, $ \Delta t = 20 - (-80) = 20 + 80 = 100 \, \text{°С} $.

5. Знак количества теплоты:
   В данной задаче деталь охлаждается, то есть отдает теплоту. Поэтому значение теплоты $ Q $ будет положительным, поскольку мы рассматриваем абсолютное количество энергии, переданное окружающей среде.

6. Факторы, влияющие на результат:
   Для выполнения расчетов важно знать точное значение удельной теплоемкости стали, а также учитывать, что в задачах школьного уровня обычно предполагается отсутствие потерь тепла в окружающую среду, кроме взаимодействия детали с холодильником. Реальные процессы могут быть сложнее, но их обычно не учитывают в школьных задачах.

Итак, используя вышеприведенную теорию, можно подставить данные задачи в формулу и вычислить количество теплоты, отданной стальной деталью.