Номер 5, страница 25 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

5. Что называется уравнением теплового баланса? В чем его смысл?

Что называется уравнением теплового баланса?

Уравнением теплового баланса (или уравнением теплового равновесия) называется математическая запись закона сохранения энергии для процессов теплообмена в теплоизолированной системе, то есть в системе, которая не обменивается энергией с окружающей средой. Уравнение гласит, что в такой системе количество теплоты, отданное более нагретыми телами, равно количеству теплоты, полученному менее нагретыми телами.

В общем виде уравнение теплового баланса можно записать так:
$Q_{полученное} = Q_{отданное}$
где $Q_{полученное}$ — это сумма количеств теплоты, полученных телами, которые нагреваются, плавятся или испаряются, а $Q_{отданное}$ — это модуль суммы количеств теплоты, отданных телами, которые остывают, кристаллизуются или конденсируются.

Более строгая и универсальная форма записи утверждает, что алгебраическая сумма всех количеств теплоты, которыми обмениваются тела в изолированной системе, равна нулю:
$\sum_{i=1}^{n} Q_i = Q_1 + Q_2 + ... + Q_n = 0$
В этой записи принято, что полученная телом теплота $Q$ имеет положительный знак, а отданная — отрицательный. Например, для двух тел, обменивающихся теплотой, уравнение $Q_1 + Q_2 = 0$ означает, что $c_1 m_1 (t_{кон} - t_{1}) + c_2 m_2 (t_{кон} - t_{2}) = 0$, где $c$ – удельная теплоемкость, $m$ – масса, $t$ – начальная температура, а $t_{кон}$ – конечная равновесная температура.

Ответ: Уравнение теплового баланса — это математическое равенство, вытекающее из закона сохранения энергии, которое утверждает, что в изолированной системе тел количество теплоты, отданное одними телами ($Q_{отданное}$), равно количеству теплоты, полученному другими телами ($Q_{полученное}$), или что алгебраическая сумма всех количеств теплоты в системе равна нулю ($\sum Q_i = 0$).

В чем его смысл?

Физический смысл уравнения теплового баланса заключается в том, что оно является прямым следствием и частным случаем одного из фундаментальных законов природы — закона сохранения энергии, примененного к тепловым процессам. Смысл этого уравнения можно раскрыть через следующие положения:

• Сохранение энергии: Энергия в изолированной системе не возникает из ниоткуда и не исчезает бесследно. В ходе теплообмена она лишь перераспределяется между телами, входящими в систему.
• Направленность теплопередачи: Уравнение количественно описывает процесс самопроизвольной передачи энергии в форме теплоты от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой.
• Тепловое равновесие: Уравнение позволяет определить конечное состояние системы — состояние теплового равновесия, при котором температуры всех тел выравниваются, и макроскопический теплообмен между ними прекращается.

Таким образом, уравнение теплового баланса является важнейшим инструментом для расчетов в калориметрии, позволяя находить неизвестные параметры системы (например, конечную температуру или удельную теплоемкость) после завершения теплообмена.

Ответ: Смысл уравнения теплового баланса заключается в применении закона сохранения энергии к тепловым процессам: в изолированной системе энергия не создается и не исчезает, а лишь передается от более горячих тел к более холодным до тех пор, пока в системе не установится единая температура (тепловое равновесие).