Уравнение теплового баланса описывает процесс теплообмена между телами и основано на законе сохранения энергии. Основная идея заключается в том, что количество теплоты, отданное одним телом, равно количеству теплоты, полученному другим телом.
Основные Принципы
- Закон сохранения энергии : В изолированной системе сумма теплоты, отданной горячими телами, равна сумме теплоты, полученной холодными телами. Это можно записать как:
Qостывания+Qнагревания=0Q_{\text{остывания}}+Q_{\text{нагревания}}=0Qостывания+Qнагревания=0
- Знак количества теплоты : * Утерянная теплота QQQ имеет знак «минус» (при охлаждении). * Приобретенная теплота QQQ имеет знак «плюс» (при нагревании)
- Общее уравнение : Если в процессе участвуют несколько тел, уравнение теплового баланса можно записать как:
Q1+Q2+Q3+…+Qn=0Q_1+Q_2+Q_3+\ldots +Q_n=0Q1+Q2+Q3+…+Qn=0
где QiQ_iQi — количества теплоты для каждого тела
Пример Решения
Рассмотрим задачу: горячая вода с температурой 80∘C80^\circ C80∘C массой m1m_1m1 и холодная вода с температурой 15∘C15^\circ C15∘C массой m_2\смешиваются.ТемпературасмесиT_f$$ определяется по уравнению:
m_1c(T_f-80)+m_2c(T_f-15)=0
где c — удельная теплоемкость воды. После раскрытия скобок и решения уравнения можно найти конечную температуру смеси
Заключение
Уравнение теплового баланса является основным инструментом для решения задач по термодинамике, связанных с теплообменом между телами. Оно позволяет определить конечные температуры при смешении веществ с различными температурами и массами, учитывая закон сохранения энергии.
English (US)