§12. Расчёт количества теплоты. Уравнение теплового баланса
Количество тепла, которое получает тело при повышении температуры, находят по формуле:
Q = c · m · (t₂ – t₁),
где Q — переданная энергия, c — удельная теплоёмкость вещества, m — масса, а t₁ и t₂ — начальная и конечная температуры соответственно.
Если же тело остывает, то вычисление проводится аналогично, но знак разности температур меняется:
Q = c · m · (t₁ – t₂) — эта формула показывает, сколько теплоты тело отдаёт при охлаждении.
Во многих ситуациях теплообмен происходит между несколькими телами одновременно. Например, при смешивании холодной и горячей жидкости одни тела теряют энергию, а другие её получают.
Если система не взаимодействует с окружающей средой и тепло не уходит наружу, действует закон сохранения энергии:
объём теплоты, который одни тела отдают, равен энергии, которую принимают другие.
Это выражается уравнением теплового баланса:
Qотд = Qпол.
Такое равенство позволяет определить конечную температуру смеси, вычислить массу вещества, необходимую для нагрева или охлаждения, а также оценить эффективность процессов теплообмена.
В реальных условиях небольшие теплопотери — например, к стенкам сосуда или воздуху — часто не принимают во внимание, если их влияние мало.
Таким образом, уравнение теплового баланса отражает действие закона сохранения энергии при теплообмене и служит основой для расчётов как в задачах по физике, так и в технических приложениях.