МКТ и Термодинамика

Тепловые явления

Запоминайте формулы по каждой теме

Осваивайте новые концепции ежедневно

Вдумывайтесь в теоретические материалы

ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!

Подтемы раздела: МКТ и Термодинамика

Теоретическая справка

#599

Фазовый переход — переход из одного агрегатного состояния в другое.

В школьном курсе основное внимание уделяется четырем фазовым переходам:

Плавление — переход вещества из твердого состояния в жидкое.
Кристаллизация (процесс, обратный плавлению) — переход вещества из жидкого состояния в твердое.
Парообразование, или кипение — переход вещества из жидкого состояния в газообразное.
Конденсация (процесс, обратный парообразованию) — переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Процессы плавления, кипения, конденсации, кристаллизации происходят при постоянной температуре.

1. Количество теплоты, необходимое для нагрева/охлаждения:

|----------| |Q = cm Δt | -----------

где $m$ — масса, $c$ — удельная теплоемкость.

2. Количество теплоты, необходимое для плавления/кристаллизации:

|--------| -Q-=-λm--|

где $λ$ — удельная теплота плавления. Удельная теплота плавления — табличная величина.

3. Количество теплоты, необходимое для парообразования/конденсации:

|--------| -Q-=-Lm--|

где $L$ — удельная теплота парообразования. Удельная теплота парообразования — табличная величина.

4. Количество теплоты, необходимое для сгорания топлива:

|------| Q-=-qm--

где $q$ — удельная теплота сгорания топлива.

Уравнение теплового баланса

Рассмотрим два тела (обозначим их 1 и 2), которые образуют замкнутую систему. Это означает, что данные тела могут обмениваться энергией только друг с другом, но не с другими телами. Считаем также, что механическая работа не совершается — внутренняя энергия тел меняется только в процессе теплообмена.

Имеется фундаментальный закон природы, подтверждаемый всевозможными экспериментами, — закон сохранения энергии. Он гласит, что полная энергия замкнутой системы тел не меняется со временем.

В данном случае закон сохранения энергии утверждает, что внутренняя энергия нашей системы будет оставаться одной и той же: $U1 + U2 = const.$ Если изменение внутренней энергии первого тела равно $ΔU1$ , а изменение внутренней энергии второго тела равно $ΔU2$ , то суммарное изменение внутренней энергии будет равно нулю:

ΔU1 + ΔU2 = 0.

Но $ΔU1 = Q1$ — количество теплоты, полученное первым телом в процессе теплообмена; аналогично $ΔU2 = Q2$ — количество теплоты, полученное вторым телом в процессе теплообмена. Стало быть,

|----------| Q1-+-Q2-=-0-

Полученное соотношение называется уравнением теплового баланса. В общем случае, когда $n$ тел образуют замкнутую систему и обмениваются энергией только с помощью теплопередачи, из закона сохранения энергии с помощью тех же рассуждений получаем общее уравнение теплового баланса:

|--------------------| -Q1-+-Q2 +-...+-Qn-=-0|

Предыдущая справка

Следующая справка