SOOJUSLIKU

TASAKAALU

VÕRRAND

© Indrek PEIL, 14. Oktoober 2000

Saaremaa Ühisgümnaasium

Soe või külm

    Keha soojendatuse astet iseloomustab

TEMPERATUUR

tähis valemites

t

mõõtühik

1°C

(Celsiuse kraad) mõõdetakse

termomeetriga

.

Soojuslik tasakaal

   Erinevalt soojendatud kehade kokkupuutumisel hakkab soojus ühelt kehalt teisele edasi kanduma Soojus suundub

kuumemalt

kehalt

külmemale

Soojus kandub seni, kuni temperatuurid võrdsed

SOOJUSLIK TASAKAAL

  Kui

temperatuurid

saavad

võrdseks

, siis saabub

soojuslik tasakaal

Lõpuks saab

kõikjal temperatuur ühesuguseks

Soojus ja siseenergia

  

Soojus

on seotud molekulide liikumisega  mida kiirem liikumine, seda soojem  Mida kiiremini liiguvad molekulid, seda suurem on selle keha

siseenergia

.

Soojus

on

osa siseenergiast

(ära unusta, et siseenergia sõltub ka molekulide vahekaugusest!)

Soojuse

üleminek tähendab

siseenergia

edasikandumist

TASAKAAL

Soojushulk

      Soojema keha molekulid liiguvad kiiremini ja tema siseenergia on suurem kui külmemal Soojenemine tähendab siseenergia suurenemist Jahtumisel antakse osa siseenergiast ära.

Siseenergia muutust nimetatakse

soojushulgaks

Q =

D

U

mõõtühik 1 J (džaul)

Soojenemisel

keha

saab

mingi

soojushulga Jahtumisel annab

mingi

soojushulga

ära

Kui suur on soojushulk?

 Keha soojenemisel või jahtumisel üleantav soojushulk on seda suurem, mida suurem on  temperatuurimuutus D

t = t 2 – t 1

 keha mass

m

  keha erisoojus

c

, mis sõltub keha materjalist Kehtib valem

Q = mc

D

t

Positiivne või negatiivne

    Kehtib valem

Q = mc(t

2

– t

1

)

Kui keha

saab soojust

, siis temperatuur tõuseb

t

2

> t

1

ning

t

2

– t

1

>

0 soojushulk on siis

positiivne

Q >

0 Kui keha

annab soojust

siis on soojushulk

negatiivne

Q <

0 Soojushulga märk näitab, mis suunas soojus kandub

Kehtib jäävusseadus

     Soojushulk on osa siseenergiast Energia on jääv, seda ei saa juurde tekkida ega kaduma minna Ka soojushulk on jääv: kui üks keha annab mingi soojushulga (negatiivne), siis teine saab täpselt sama suure soojushulga (positiivne) Kokkuvõttes siseenergia ei muutu, st. positiivsete ja negatiivsete soojushulkade summa on 0:

Q

1

+ Q

2

=

0 Kui üle kahe keha vahetavad soojust, kehtib sama

Q

1

+ Q

2

+ Q

3

+ ... =

0

Soojusliku tasakaalu võrrand

  Võimaldab kirjeldada ja uurida soojuse ülekandumise protsessi Lähtub (sise)energia jäävuse seadusest  

Q

1

+ Q

2

+ Q

3

+ ... = 0

Eeldab, et protsessi

lõpuks

saavutatakse

soojuslik tasakaal

ja kõikidel kehadel on

sama temperatuur

Mis suunas soojus kandub, näitab soojushulkade märk (positiivne või negatiivne)

Ülesannete lahendamine

    Pannakse kirja kõik üleantavad soojushulgad

Q 1 =

mc(t

2

– t

1

)

,

Q 2 =

…, … Meeles peetakse, et

lõpptemperatuur

kõikidel kehadel

sama

on Osa soojushulki võivad väljenduda teistsuguste valemitega (sulamine, aurumine, põlemine…) Kirjutatakse välja soojusliku tasakaalu võrrand 

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... =

0 Lahendatakse võrrand ja leitakse otsitav

Näide:

kahe veekoguse segamine

   Soe vesi m 1 = … t 1 Külm vesi m 2 = … t 2 Lõpptemperatuur t 3 = … = … = ?

Kirjutame välja soojushulgad (alati lahutame lõpptemperatuurist algtemperatuuri)

Q 1 = m

1

c(t 3 – t 1 )

,

Q 2 = m

2

c(t 3 – t 2 )

Kirjutame välja soojusliku tasakaalu võrrandi

Q 1 + Q 2 + =

0 ehk

m

1

c(t 3 – t 1 )

+

m

2

c(t 3 – t 2 )

Lahendame selle võrrandi ja saamegi kätte

t 3

= 0