Теплообмен между телами
Смешивание жидкостей — не единственный вид теплового баланса. Тепловой баланс работает для ЛЮБЫХ тел в контакте, включая твёрдые тела разной природы. Разберём такой случай — он немного сложнее, потому что вещества разные.
Отличие от смешивания одинаковых веществ
При контакте твёрдых тел (например, горячего металла и холодной воды) у каждого тела своя удельная теплоёмкость. Метод решения остаётся тем же самым — уравнение теплового баланса, но нужно внимательно подставлять именно СВОЁ значение c для каждого тела.
Решение задачи
Условие: раскалённый кусок железа массой 0,2 кг при 300 °C опустили в 1 кг воды при 20 °C. Найди установившуюся температуру (cжелеза = 460 Дж/(кг·°C), cводы = 4200 Дж/(кг·°C)).
Решение:
Qжелеза = 460 × 0,2 × (t − 300)
Qводы = 4200 × 1 × (t − 20)
92 × (t − 300) + 4200 × (t − 20) = 0
92t − 27600 + 4200t − 84000 = 0
4292t = 111600 → t ≈ 26 °C
Ответ: установившаяся температура — примерно 26 °C.
Почему температура почти не изменилась в сторону железа
Несмотря на огромную начальную температуру железа (300 °C), итоговая температура почти не сдвинулась от начальной температуры воды (20 °C) — стала лишь 26 °C. Причина в том, что произведение c·m у воды (4200 × 1 = 4200) намного больше, чем у железа (460 × 0,2 = 92) — вода «доминирует» в этом тепловом балансе.
Краткий итог
ГЛАВНОЕ
Тепловой баланс применим к телам из любых веществ — для каждого нужно подставить своё значение c. Конечная температура определяется произведением c·m каждого тела: чем оно больше, тем сильнее это тело «удерживает» итоговую температуру ближе к своей начальной.
Вопросы и ответы
Оцените урок:
