ГЛАВА 22. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ. ВЛАЖНОСТЬ

Формула (22.3) (как и аналогичные соотношения термодинамики газа) имеет алгебраический смысл: количество теплоты, сообщенное телу, следует считать положительным, если тело получает внутреннюю энергию, и отрицательным, если отдает.

Еще одним существенным отличием термодинамики жидкости или твердого тела от термодинамики идеального газа является то, что жидкости и твердые тела слабо расширяются при нагревании и, как правило, имеют свободные границы. Поэтому они не совершают работу при нагревании, которую, следовательно, не нужно учитывать в уравнениях баланса энергии (если, конечно, не рассматривать процессы типа трения, в которых внутреннюю энергию тел можно значительно повысить за счет совершения работы). Поэтому задачи на термодинамику жидкостей или твердых тел часто называют задачами на тепловой баланс.

Эти задачи ставятся, как правило, следующим образом. Два или несколько тел приводят в тепловой контакт, нужно найти установившуюся температуру. Основная идея решения таких задач заключается в том, что в процессе установления теплового равновесия одни тела отдают тепло, другие получают, и при условии, что энергия не рассеивалась в окружающее пространство, сумма отданных количеств теплоты равна сумме полученных. Рассмотрим пример.

Пример 22.1. В калориметр с температурой , содержащий воды, добавляют воды при температуре . Определить температуру смеси. Теплоемкость калориметра C. Удельная теплоемкость воды c. Тепловые потери отсутствуют.

Решение. Пусть температура смеси . Тогда количества теплоты, полученные телами можно найти по формулам (22.1)-(22.2)

(22.4)

где , и - количества теплоты, полученные первой и второй порциями воды, и калориметром соответственно. В формуле (22.4) учтено, что начальные температуры первой порции воды и калориметра одинаковы. Все формулы (22.4) справедливы независимо от того, нагревалась первая или вторая порция воды и калориметр, или охлаждались.