Нагревание и охлаждение.

Количество теплоты.

Внутренняя энергия тела может изменяться не только в результате совершаемой работы, но и вследствие теплообмена. При тепловом контакте тел внутренняя энергия одного из них может увеличиваться, а другого – уменьшаться. В этом случае говорят о тепловом потоке от одного тела к другому. Количеством теплоты Q, полученным телом, называют изменение внутренней энергии тела в результате теплообмена.

Передача энергии от одного тела другому в форме тепла может происходить только при наличии разности температур между ними.

Тепловой поток всегда направлен от горячего тела к холодному.

Количество теплоты Q является энергетической величиной. В СИ количество теплоты измеряется в единицах механической работы – джоулях (Дж).

При теплообмене на границе между телами происходит столкновение медленно движущихся молекул холодного тела с быстро движущимися молекулами горячего тела. В результате кинетические энергии молекул выравниваются и скорости молекул холодного тела увеличиваются, а горячего – уменьшаются, холодное тело нагревается, горячее - остывает.

В термодинамике используются формулы для расчета количества теплоты при различных тепловых процессах. Рассмотрим основные процессы и формулы для расчета Q.

,(8.6)

где c – удельная теплоемкость вещества; m – масса вещества; T₁ и T₂ начальная и конечная температуры тела. Удельная теплоемкостьc – это величина, численно равная количеству теплоты, которое получает или отдает вещество массой 1 кг при изменении его температуры на 1 К.

При нагревании тело получает тепло, температура увеличивается, количество теплоты, полученное телом положительно.

При охлаждении тело отдает тепло, температура уменьшается, количество теплоты, отданное телом, отрицательно.

Удельная теплоемкость зависит не только от свойств вещества, но и от того, при каком процессе осуществляет­ся теплопередача. Для газа теплоемкость в различных изопроцессах различна. Если нагревать газ при постоянном дав­лении, то он будет расширяться и совершать работу. Для нагревания газа на 1 °С при постоянном давлении ему нужно передать большее количество теплоты, чем для на­гревания его при постоянном объеме, когда газ будет толь­ко нагреваться.

Жидкие и твердые тела расширяются при нагревании незначительно. Их удельные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении мало различаются.