Для решения данной задачи нам понадобятся следующие формулы:
1) Формула для нахождения количества теплоты:
Q = mcΔT,
где Q - количество теплоты (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоёмкость вещества (в джоулях на градус Цельсия),
ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).
2) Формула для нахождения удельной теплоёмкости воды:
c = 4,184 Дж/(град·г),
где c - удельная теплоёмкость воды (в джоулях на градус Цельсия),
4,184 - показатель удельной теплоёмкости воды.
В данной задаче мы имеем:
m(воды) = 300 г = 0,3 кг,
m(стакана) = 200 г = 0,2 кг,
ΔT = 42 ⁰С - 12 ⁰С = 30 ⁰С.
1) Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды:
Q(воды) = mcΔT = 0,3 кг * 4,184 Дж/(град·г) * 30 ⁰С = 37,656 Дж.
2) Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания стакана:
Q(стакана) = mcΔT = 0,2 кг * ??(стекла) * 30 ⁰С,
где ??(стекла) - удельная теплоёмкость стекла. Однако, удельная теплоёмкость стекла не указана в задаче, поэтому нам придётся пренебречь этой величиной или использовать среднюю удельную теплоёмкость стекла.
Предположим, что удельная теплоёмкость стекла близка к удельной теплоёмкости воды и рассчитаем количество теплоты для стекла:
Q(стакана) = 0,2 кг * 4,184 Дж/(град·г) * 30 ⁰С = 25,104 Дж.
Теперь найдём общее количество теплоты, необходимое для нагревания как воды, так и стекла:
Q(total) = Q(воды) + Q(стакана) = 37,656 Дж + 25,104 Дж = 62,76 Дж.
Таким образом, для нагревания 300 г воды в стеклянном стакане массой 200 г от 12 до 42 ⁰С потребуется около 62,76 Дж теплоты.