Физика 8 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 47

Тип: ГДЗ, Решебник.
Авторы: Перышкин И. М., Иванов А. И.
Часть: без частей.
Год: 2026.

Серия: (ФГОС).
Издательство: Просвещение.

   Если теплообмен происходит в системе тел, которая не обменивается энергией с окружающей средой, то количество теплоты, отданное одними телами системы, равно количеству теплоты, полученному другими её телами.

   Q_отд = Q_пол

   Данное уравнение является математическим выражением закона сохранения энергии при теплообмене и называется уравнением теплового баланса.
   Обратим внимание, что в примере 2 часть энергии передаётся термокружке и воздуху. Однако эти потери энергии малы и проведённые измерения не позволили их обнаружить.
   Уравнение теплового баланса широко применяют для решения практических задач. С его помощью оценивают конечную температуру смеси, количество вещества, необходимое для достижения требуемой температуры, и др. Так, в примере 2, составив уравнение теплового баланса, мы можем вычислить, какой окажется температура напитка. Рассматривая систему, в которую входит горячая вода и заваренный чай, и пренебрегая теплообменом с другими телами, получим значение 70 °C.

Номер 1.

Как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении?

Ответ:

   Количество теплоты (Q), сообщённое телу при нагревании или выделяющееся при охлаждении, рассчитывают по формуле:

   Q = c · m · Δt,

   где:
   Q — количество теплоты (в джоулях, Дж, или килоджоулях, кДж);
   c — удельная теплоёмкость вещества (в Дж/кг · °C или кДж/кг · °C) — это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °C;
   m — масса тела (в килограммах, кг);
   Δt — изменение температуры тела (в градусах Цельсия, °C), рассчитывается как разность между конечной (t₂) и начальной (t₁) температурой: Δt = t₂ – t₁.

   Особенности расчёта:
   При нагревании тела (t₂ > t₁) Δt > 0, Q > 0 — теплота сообщается телу.
   При охлаждении тела (t₂ < t₁) Δt < 0, Q < 0 — теплота выделяется из тела.

Номер 2.

Какое уравнение называют уравнением теплового баланса? В каком случае оно справедливо?

Ответ:

   Уравнением теплового баланса называют равенство:

   Q_отд = Q_пол,
   где:
   Q_отд — количество теплоты, отданное одними телами системы (в Дж);
   Q_пол — количество теплоты, полученное другими телами системы (в Дж).

   Это уравнение является математическим выражением закона сохранения энергии при теплообмене: энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а лишь переходит от одного тела к другому.

   Уравнение теплового баланса справедливо в случае, если:
   • система тел не обменивается энергией с окружающей средой (т. е. является замкнутой с точки зрения теплообмена);
   • все тепло, отданное одними телами, полностью поглощается другими телами системы (без потерь на окружающую среду);
   • процесс рассматривается в рамках стационарного теплообмена, когда система приходит в равновесие.

   Примеры применения:
   • расчёт конечной температуры при смешивании горячей и холодной воды;
   • определение температуры напитка в термокружке, учитывая теплообмен между водой, чаем и материалом кружки;
   • расчёт количества теплоты, необходимого для плавления или кристаллизации вещества в замкнутой системе.
   В реальных условиях небольшие потери тепла (например, на нагревание сосуда или воздуха) могут не учитываться, если они незначительны по сравнению с основным теплообменим (как упомянуто в тексте про пример с термокружкой).