Тепловой баланс и количество теплоты в ОГЭ и ЕГЭ

Для успешной подготовки  к ОГЭ и ЕГЭ по физике нужно хорошо понимать что такое количество теплоты и как происходят процессы обмена теплом между составляющими в системе. Простейшим примером является помещение нагретого тела в холодную воду.

Попробуем разобраться на примере следующей задачи

Приступим к решению

Когда нагретые до 90 С цилиндры из меди и стали опускают в нагретую воду, то избыточное тепло, ранее принадлежавшее цилиндрам, переходит в воду. При этом температура тел понижается, а температура воды повышается. Процесс продолжается до тех пор, пока температура воды и цилиндров не станет одинаковой.

1. В результате теплообмена температура медного цилиндра станет равной температуре стального цилиндра и температуре воды.
2. В процессе теплообмена цилиндры отдадут некоторое количество теплоты, которое можно определить из соотношения Q=cm∆t. Поскольку масса (m) тел одинакова, одинаковым является и изменение температуры тел (∆t). Большее количество теплоты отдаст то тело, у которого выше удельная теплоемкость (c), т.е. цилиндр из стали.
3. Поскольку в задаче предполагается изолированная (замкнутая) система, т.е. теплообмена с окружающей средой нет, то алгебраическая сумма отданного цилиндрами количества теплоты Qо и количества теплоты, полученного водой Qп, равна нулю. Данная сумма носит название уравнение теплового баланса: Qо + Qп = 0. Нужно учитывать, что в уравнении теплового баланса полученное количество теплоты берется со знаком плюс, а отданное количество теплоты берется со знаком минус. Таким образом, получается Qп − Qо = 0; Qп = Qо. Действительно, в процессе теплообмена тела отдают количество теплоты равное количеству теплоты, полученному водой.
4. В результате теплообмена температура воды, стального и медного цилиндров станет одинаковой, так как будет достигнуто тепловое равновесие. Вы должны понимать, что тепловое равновесие может устанавливаться достаточно долго, что зависит от физических параметров тел.

Запишем правильный ответ: 35.

Как мы видим, задачи на теплообмен являются довольно сложными и требуют для своего решения некоторой подготовки. Необходимо вспомнить формулы для расчета количества теплоты и уравнение теплового баланса. Если данная тема вызывает у вас затруднение, то следует обратиться к хорошему репетитору.