Калькулятор, представлений в даній статті, може вирішувати широкий спектр завдань на теплообмін (або задач на теплоємність) - а саме, всі ті завдання, де відсутня фазовий перехід (тобто плавлення / кристалізація або випаровування / конденсація). Для вирішення завдань калькулятор використовує рівняння теплового балансу, тому спочатку невелика теорія:
Теплопередача або теплообмін - фізичний процес передачі теплової енергії від більш гарячого тіла до менш гарячого, або безпосередньо (при контакті), або через розділяє (тіла або середовища) перегородку з будь-якого матеріалу. Тіла, які беруть участь в теплообміні, являють собою термодинамічну систему. Коли фізичні тіла однієї системи знаходяться при різній температурі, то відбувається передача теплової енергії, або теплопередача від одного тіла до іншого до настання термодинамічної рівноваги (стану системи, при якому залишаються незмінними в часі макроскопічні величини цієї системи - температура, тиск, об'єм, ентропія, в умовах ізольованості від навколишнього середовища).
Мимовільна передача тепла завжди походить від більш гарячого тіла до менш гарячого, що є наслідком другого закону термодинаміки.
Термодинамічна система називається теплоизолированной, якщо вона не отримує енергію ззовні і не віддає її і теплообмін відбувається тільки між тілами, що входять в цю систему.
Для будь-якої теплоизолированной системи тел справедливо наступне твердження: Кількість теплоти, віддане одними тілами, дорівнює кількості теплоти, що приймається іншими тілами.
Це і є рівняння теплового балансу.
Рівняння теплового балансу також можна записати і в іншому вигляді: 
де n - кількість тіл в системі.
Інтерпретація такого запису: Алгебраїчна сума всіх кількостей теплоти (поглинених і виділених) в теплоізольованої системі дорівнює нулю.
Якщо розкрити кількість теплоти (про формулу для розрахунку кількості теплоти вже було написано тут: Формула кількості теплоти ), То ми отримаємо такий вираз:
Саме це рівняння використовує калькулятор, представлений нижче. Крім того, калькулятор вміє враховувати кількість теплоти, віддане або отримане ззовні системи. Щоб використовувати калькулятор, необхідно правильно заповнити таблицю, що описує теплообмін в термодинамічній системі. Як це зробити, описано під калькулятором на прикладах типових задач.
Вкажіть підведене ззовні (зі знаком мінус) або відведений назовні (зі знаком плюс) кількість теплоти, вкажіть нуль якщо система теплоізольована, або поставте? (Знак питання), якщо це значення треба розрахувати
точність обчислення
Знаків після коми: 1
шукана величина
save Зберегти extension Віджет
приклади завдань
Розглянемо як потрібно застосовувати калькулятор для вирішення завдань на теплообмін.
приклад 1
У латунний калориметр масою 200г з водою 400г при температурі 17С опустили тіло зі срібла масою 600г при 85С. Вода нагрілася до 22С. Визначити питому темлоёмкость срібла.
Як використовувати калькулятор:
- Очищаємо таблицю, натиснувши кнопку Очистити таблицю
- Додаємо в таблицю наступні рядки:
Речовина Маса, кг Питома теплоємність, Дж / кг * З Початкова температура, С Кінцева температура, С Латунь 0.2 380 17 22 Вода 0.4 4200 17 22 Срібло 0.6? 85 22
Зверніть увагу на використання знака питання в осередку для питомої теплоємності срібла
- Калькулятор визначить шукане невідоме і вирішить систему, видавши відповідь: 232.3 (в принципі, небагато не збігається з приводиться всюди питомою теплоємністю срібла, але все одно досить близько до неї).
приклад 2
Три кілограми води, яка перебувала при температурі двадцять градусів Цельсія, закип'ятили в алюмінієвому чайнику масою один кілограм. Питома теплоємність води дорівнює чотири тисячі двісті Дж / (кг × ° C), питома теплоємність алюмінію дорівнює дев'ятсот двадцять Дж / (кг × ° C). Визначити кількість теплоти, витрачений при цьому процесі.
Як використовувати калькулятор:
- Очищаємо таблицю, натиснувши кнопку Очистити таблицю
- Додаємо в таблицю наступні рядки:
Речовина Маса, кг Питома теплоємність, Дж / кг * З Початкова температура, С Кінцева температура, С Вода 3 4200 20 100 Алюміній 1 920 20 100
- Ставимо знак питання в полі Кількість теплоти
- Калькулятор визначить шукане невідоме і вирішить систему, видавши відповідь: -1081600 Дж. Мінус в даному випадку означає, що із зовнішнього середовища потрібно віддати зазначену кількість теплоти.
приклад 3
У мідному калориметр масою 100 г знаходиться 1 кг води при температурі 20 ° С. У воду опускають свинцеву деталь масою 2 кг, що має температуру 90 ° С. До якої температури нагріється вода? (Втратами теплоти в калориметр знехтувати.)
Як використовувати калькулятор:
- Очищаємо таблицю, натиснувши кнопку Очистити таблицю
- Додаємо в таблицю наступні рядки:
Речовина Маса, кг Питома теплоємність, Дж / кг * З Початкова температура, С Кінцева температура, С Мідь 0.1 390 20? Вода 1 4200 20? Свинець 2 130 90?
Зверніть увагу на використання знака питання у всіх трьох осередках для кінцевої температури
- Калькулятор визначить шукане невідоме і вирішить систему, видавши відповідь: 24 градуси.
Таблиця питомої теплоємності деяких речовин
Як бачимо, іноді в задачах не вказують питому теплоємність речовин, припускаючи, що учень зможе дізнатися її з довідника. Для зручності користування калькулятором нижче наведена таблиця питомої теплоємності деяких речовин.
Речовина Питома теплоємність, Дж / кг * З Алюміній 880 Ацетон 2180 Бензол 1700 Вісмут 130 Вода 4200 Гліцерин 2400 Німеччин 310 Залізо 457 Золото 130 Калій 760 Латунь 380 Літій 4400 Магній 1300 Мідь 390 Натрій 1300 Нікель 460 Олово 230 Ртуть 138 Свинець 130 Срібло 235 Спирт етиловий 2430 Сталь 460 Чавун 500
джерела:
Вкажіть підведене ззовні (зі знаком мінус) або відведений назовні (зі знаком плюс) кількість теплоти, вкажіть нуль якщо система теплоізольована, або поставте?До якої температури нагріється вода?
Вода 1 4200 20?
Свинець 2 130 90?
