Топлообмен между тела в учебното помагало за студентски лексикон по физика
Ако две тела с различни температури влязат в контакт и са оставени на собствените си устройства, между тях се обменя топлина и по този начин се изравнява температурата. Прилага се основният закон за топлообмена, който гласи следното:
Когато две тела с различни температури влизат в близък контакт помежду си, тялото с по-висока температура отделя топлина, тялото с по-ниска температура поглъща топлина. Топлината, отделяна от тялото при по-висока температура, е също толкова голяма, колкото топлината, погълната от тялото при по-ниска температура.
Тази връзка може да се използва напр. Б. за изчисляване на температурата на смесване на две количества вода.
Топлоснабдяване
# Топлина # вътрешна енергия # температура # термометър # Келвин # градуса по Целзий
Температурни скали
# Температура # Топлина # Скала на Келвин # Термометър # Целзий # Целзиева скала
Основен закон на топлообмена
Ако поставите топла и студена вода в съд, напр. Б. в мивка или във вана, тогава топлата вода отделя топлина и студената вода поглъща тази топлина. След известно време цялата вода ще има еднаква температура. Ако случаят е такъв, не се извършва допълнителен топлообмен.
Дори ако сте z. Б. поставя горещо варено яйце в студена вода, топлообменът се извършва между яйцето и водата, докато и двете са с еднаква температура. Основният закон за топлообмена се прилага за всяко тяло, което има различни температури и влиза в близък термичен контакт помежду си.
Приложение на основния закон за топлообмен
Основният закон на топлообмена може да се използва за изчисляване на температурата на смесване на две количества вода или други течности. Приемаме две течности с различни температури, които се смесват помежду си и които имат обща температура на смесване след смесване.
Първоначално по-топлата течност 1 (фиг. 2) отделя топлина, когато се смеси. Тази топлина, отделяна от него, обикновено може да се изчисли, като се използва основното уравнение на теорията за топлината:
Q ab = c 1 ⋅ m 1 ⋅ (ϑ 1 - ϑ M)
Топлината, която първоначално по-хладната течност 2 поглъща, също може да бъде изчислена:
Q zu = c 2 ⋅ m 2 ⋅ (ϑ M - ϑ 2)
Според основния закон за топлообмен, отдадената и погълнатата топлина са равни. Прилага се следното:
c 1 ⋅ m 1 ⋅ (ϑ 1 - ϑ M) = c 2 ⋅ m 2 ⋅ (ϑ M - ϑ 2)
Ако някой пренареди това уравнение според температурата на смесване ϑ M, получава правилото за смесване на Richmann. То е:
При условие, че няма физически промени и няма топлинни загуби, температурата на сместа от две тела може да бъде изчислена с помощта на уравнението:
Това уравнение не е валидно само за две течности, но и за всякакви две тела, стига да няма промени във физическото състояние.
Това правило за смесване е кръстено на германския натуралист ГЕОРГ ВИЛХЕЛМ РИХМАН (1711-1753).
За течности, направени от същото вещество, напр. Б. две количества вода, специфичните топлинни мощности са еднакви. След това се опростява правилото на Ричман за смесване и гласи:
ϑ M = m 1 ⋅ ϑ 1 + m 2 ⋅ ϑ 2 m 1 + m 2
Забележете: На практика обикновено има топлинни загуби, които не се вземат предвид в горните уравнения. Следователно в зависимост от вида на сместа, температурата на сместа може на практика да бъде по-висока или по-ниска от изчислената температура.
Съдът, в който се извършва сместа, също може да абсорбира или да отделя топлина. Това може да се вземе предвид при така наречения топлинен капацитет (водна стойност) на съда. По-подробни обяснения можете да намерите в заглавието "Калориметрични измервания" в отделна статия на компактдиска.