Кількість тепла - студопедія

Давайте проведемо такий уявний експеримент: помістимо два тіла з різними температурами в вакуумовану теплоизолированную оболонку (рис. 9.1, а) і надамо їх самим собі.

Малюнок 9.1 - Теплоізольована оболонка

Будемо вважати, що у нас є можливість контролювати температуру обох тіл. Результат цього експерименту очевидний - через деякий час ми виявимо, що температури наших тел стали однаковими (рис. 9.1, б), причому виконується нерівність

де Т1 і T2 - початкові температури тел (припустимо, що температура першого тіла вище, ніж другого), T - кінцева температура.

Давайте пояснимо результат нашого досвіду. З того факту, що температура першого тіла знизилася (Т1> T), випливає, що внутрішня енергія цього тіла зменшилася. У другого тіла температура, навпаки, зросла, а це значить, що його внутрішня енергія збільшилася. Отже, в ході досвіду відбувався обмін внутрішньою енергією між тілами. Цей процес прийнято називати теплообміном. Процес теплообміну може відбуватися як шляхом міжмолекулярних взаємодій (зіткнення молекул) при безпосередньому контакті тіл, так і за допомогою вивчення, якщо тіла не стикаються.

Тепер ми можемо сформулювати ще одне визначення: кількість тепла - це частина внутрішньої енергії одного тіла, переданої іншого тіла в процесі теплообміну.

Досліди, подібні розглянутому нами, проводять в спеціальних пристроях, званих калориметрами, які виготовляються таким чином, щоб теплообмін з навколишнім середовищем був мінімальним. Ретельні вимірювання, проведені в таких пристроях, показують, що для тіл, що беруть участь в теплообміні, кількість відданого тепла, в межах точності вимірювань, дорівнює кількості отриманого тепла. А це означає, що сумарна внутрішня енергія тіл, що беруть участь в теплообміні, не змінюється.

Кількість тепла, отримане або віддане тілом в процесі теплообміну, розраховують за емпіричною формулою

де т - маса тіла, dT - зміна температури тіла. Якщо dT> 0, то тіло отримує тепло, в іншому випадку - віддає. Коефіцієнт пропорційності з в формулі (9.2) називається питомою теплоємністю речовини. З виразу (9.2) отримуємо, що

Отже, питома теплоємність - це кількість тепла, яке потрібно повідомити тілу масою 1 кг, щоб підвищити його температуру на 1 градус.

Теплоємність визначають експериментально. Вона залежить від роду речовини і, як правило, від температури.