Топлообмен

1. Количество топлина

Енергията, която едно тяло получава при топлообмен с околните тела, се нарича количество топлина.

Величината количество топлина се означава с буквата Q, единицата е джаул J.

Необходимото условие да се извърши топлообмен при топлинен контакт между две тела е те да са с различна температура. Тялото с по-висока температура отдава количество топлина Q и вътрешната му енергия намалява. Тялото с по-ниска температура поглъща количество топлина и увеличава ветрешната си енергия. Топлообенът се прекратява, когато се изравнят температурите и между телата се установи топлинно равновесие. Топлообмен се наблюдава и в едно единствено тяло, отделни части на което първоначално са при различни температури.

Каква е молекулната картина на топлообема?

Молекулите на по-нагрятото тяло имат по-голяма кинетична енергия. Те взаимодействат с молекулите на по-студеното тяло и им предават част от кинетичната си енергия.

2. Специфичен топлинен капацитет

Да налеем в два еднакви съда вода и спирт с равни маси и да ги поставим върху котлона. Независимо, че двете течности получават едно и също количество топлина, термометрите показват, че спиртът се нагрява по-бързо. Следователно различните вещества се нагряват по различен начин. За да се характеризират топлинните свойства на веществата, се използва величината специфичен топлинен капацитет (означава се с малка буква с).

Количеството топлина Q, необходимо за повишаване на температурата на един килограм (m = 1 kg) от дадено вещество с един градус Целзий (Δt = 1 °C), се нарича специфичен топлинен капацитет на това вещество:

 

<a href="https://www.codecogs.com/eqnedit.php?latex=c=\frac{Q}{m\Delta&space;t}" target="_blank"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?c=\frac{Q}{m\Delta&space;t}" title="c=\frac{Q}{m\Delta t}" /></a>

От формулата следва, че единицата за специфичен топлинен капацитет е J/(kg.C) (джаул върху килограм-градус Целзий). Специфичният топлинен капацитет зависи от вида на градивните частици и от начина, по който те са свързани помежду си в даденото вещество. Специфичните топлинни капацитети на някои вещества са дадени в табл.1.

Ако е известен специфичният топлинен капацитет на веществото, от което е изградено тяло с маса, количеството топлина, необходимо за нагряване на тялото от температура t1 до температура t2 се пресмята по формулата:

Формулата   се използва и за пресмятане на количеството топлина, което едно тяло отдава на околните тела при охлаждане. Изменението на температурата на тялото ще определяме винаги като от по-високата температура извадим по-ниската температура. При охлаждане по-висока е началната температура t1. Затова:

<a href="https://www.codecogs.com/eqnedit.php?latex=Q=cm\Delta&space;t=cm\left&space;(&space;t_{1}-t_{2}&space;)" target="_blank"><img src="https://latex.codecogs.com/gif.latex?Q=cm\Delta&space;t=cm\left&space;(&space;t_{1}-t_{2}&space;)" title="Q=cm\Delta t=cm\left ( t_{1}-t_{2} )" /></a>