1. Тема «Задачі на рівняння теплового балансу»
Змістова сторона задач шкільного курсу фізики з теми «Теплові явища» переважно
базується на розгляді теплообміну у системі, яка складається із двох або трьох тіл. Причому
наперед відомо, які тіла системи віддають тепло, які поглинають. Тому розв'язування задачі
зводиться до запису закону збереження і перетворення енергії для теплових процесів у
такому вигляді: сума теплот, що віддається одними тілами системи дорівнює сумі
теплот, що приймається (поглинається) іншими:
Qвід Qприйм . [1.1]
Досить часто у підручниках та методичних посібниках цю рівність називають рівнянням
теплового балансу і наголошують, що при розв'язуванні задач з використанням цього
рівняння необхідно пам'ятати:
під час протікання процесів нагрівання, плавлення і випаровування – теплота
поглинається;
під час горіння, охолодження, конденсації і кристалізації – теплота виділяється;
за різницю температур у формулі Q c m t прийнято вважати різницю між вищою і
нижчої температурою, тобто: t tвища tнижча 0 ;
якщо тіло розглядуваної системи приймає участь у кількох теплових процесах (наприклад,
нагрівання і випаровування), то явище ідеалізуємо: спочатку вважаємо, що відбувається
тільки нагрівання всієї маси до температури кипіння, а потім випаровування.
Вище вказані зауваження "працюють" під час розв'язування тривіальних задач на
безпосереднє застосування формули [1.1]. Але у деяких випадках температура теплової
рівноваги є невизначеною, і тому безпосереднє застосування цієї формули викликає
труднощі.
З прикладами розв’язання задач на рівняння теплового балансу ознайомтеся у
практичному боці спецкурсу.
Питання для самоперевірки
1. В яких випадках кількість теплоти додатня, а в яких від’ємна?
2. Як записується рівняння теплового балансу?
3. Запишіть перший закон термодинаміки для теплових процесів.
4. Намалювати графіки теплових процесів у координатах pV, pT, VT
5. Як можна визначити коефіцієнт корисної дії теплових двигунів?
Література
1. Усова А.В., Практикум по решению физических задач. Молекулярная физика.-
М.Просвещение, 2001-206 с
2. Черноуцман А.И. Внутренняя энергия и теплота // Квант.-1997.- № 1. – с.41-42
3. Шаскольская М.П. Сборник избранных задач по физике. Теплота и термодинамика.-
М.:Наука-208 с.