Народна Освіта » Фізика » § 17. Тепловий баланс

НАРОДНА ОСВІТА

§ 17. Тепловий баланс

Ви вже ознайомилися із видами теплопередачі. Внаслідок теплопередачі від одних тіл до інших (або їх частин) може наступити теплова рівновага. Це означає, що через певний час тепло перестає переходить від однієї частини тіла до іншої чи від одного тіла до іншого.

Процес теплопередачі припиняється, якщо температура у всіх частинах тіла чи системи тіл вирівняється. Отже, основною ознакою теплової рівноваги є рівність температур у всіх частинах системи. Наприклад, два тіла перебуватимуть у тепловій рівновазі, якщо їхні температури T1 і T2 рівні (T1 = T2). Буквою T позначаємо температуру, виміряну за шкалою Кельвіна.

Перехід енергії від гарячого тіла до холодного обумовлений необоротністю (однонаправленістю) його спрямованості до рівноважного стану. Налита в склянку

гаряча вода охолоджується. Школи не спостерігається процес ще більшого її нагрівання і охолодження навколишнього повітря, хоча закон збереження енергії цього не забороняє. Цей закон лише стверджує, що передані тілами кількості теплоти мають бути рівними.

Якщо у системі не відбувається інших енергетичних перетворень, крім процесів теплообміну, то кількість переданої теплоти від одних тіл до інших завжди однакова. Це положення називається тепловим балансом. На його основі складається рівняння теплового балансу:

AQ1 4- aQ2 + AQ3 4- ... = AQ11 4- AQ12 4- AQ12 4- ...

Тут AQ1, AQ2, AQ3 — кількості теплоти, що віддали внаслідок теплообміну одні тіла, AQ11, AQ12, AQ13 — кількості теплоти, що прийняли інші тіла внаслідок цього процесу теплообміну.

При досягненні теплової рівноваги тіла матимуть однакову спільну температуру Tc. Якщо одне тіло було гарячим і мало температуру T1^ а друге було холодним і мало температуру T2, то AQ1= C1Hi1(T1 - Tc) і AQ2= C2Hi2(Tc - T2), де Ui1Irn2 — маси першого і другого тіла, a C1 і C2 — їхні питомі теплоємності.

Якщо C1, с2, Ui1, т2, T1, T2 відомі, то на основі рівняння теплового балансу можна визначити спільну температуру тіл (чи температуру суміші) Tc.

Приклад: У гарячу воду tz = 90 °С насипали 1323 г алюмінієвого дроту, що мав температуру 27 °С.

Визначити температуру води після встановлення теплової рівноваги. Маса води 1500 г. Втратами теплоти у навколишнє середовище можна знехтувати.

Звідси Tc = 353 K (80°С) Відповідь: 353 K або 80 С.

Умовою теплової рівноваги системи є рівність температур у всіх її частинах. При невиконанні цієї умови в системі існують теплові потоки. Якщо два тіла (або системи) обмінюються певною кількістю теплоти, то на основі закон} збереження енергії кількість теплоти, ЯК} віддало одне тіло, дорівнює кількості теплоти, яку отримало друге. Ця умова називається рівнянням теплового балансу.

1. Коли наступає теплова рівновага у термодинамічній системі? 2. Наслідком якого закону є рівняння теплового балансу? 3. Як розраховують кількість теплоти, що її передало тіло масою m у процесі охолодження?

? 1. Вода гідроелектростанції падає з греблі висотою 200 м. На скільки градусів відрізняється температура води зверху і внизу греблі? 2. Мідну кульку масою ЗО г нагріли і вкинули у 150 г води, що мала температуру 20*С. Вода нагрілась до 35“С. На скільки градусів нагріли кульку? 3. Сталеву шайбу нагріли до 20СГС. На скільки градусів нагріється алюмінієве тіло рівної маси такою ж кількістю теплоти?

1.    Ви чули вираз «золота людина». А що було б, якби ваше тіло справді мало таку питому теплоємність, як у золота? (C3 = 330 ) Вважаючи, що маса тіла 50 кг, температура 37 ‘С, визначіть,на скільки градусів нагрілася б «золота людина» від склянки випитого чаю (t, = 75 ‘С, маса 200 г).

2.    Застосуйте знання про теплець до пояснення терміну «теплоємність».

 

Це матеріал з підручника Фізика 8 клас Гуз

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 7-08-2016, 14:00, Переглядів: 2434