Hőcsere a testek között a fizika hallgatói lexikon tanulási segédletében
Ha két különböző hőmérsékletű test érintkezik és saját magukra hagyják, hőcsere történik közöttük, és így hőmérséklet-kiegyenlítés következik be. A hőcsere alaptörvénye alkalmazandó, amely a következőképpen szól:
Amikor két, különböző hőmérsékletű test szorosan érintkezik egymással, a magasabb hőmérsékletű test hőt ad le, az alacsonyabb hőmérsékletű test pedig elnyeli a hőt. A test által magasabb hőmérsékleten leadott hő ugyanolyan nagy, mint a test által alacsonyabb hőmérsékleten elnyelt hő.
Ezt a kapcsolatot fel lehet használni pl. B. két vízmennyiség keverési hőmérsékletének kiszámításához.
Hőellátás
# Hő # belső energia # hőmérséklet # hőmérő # Kelvin # Celsius fok
Hőmérsékleti skálák
# Hőmérséklet # Hő # Kelvin skála # Hőmérő # Celsius # Celsius skála
A hőcsere alaptörvénye
Ha meleg és hideg vizet tesz egy edénybe, pl. B. mosogatóban vagy kádban, akkor a meleg víz adja le a hőt, a hideg víz elnyeli ezt a hőt. Egy idő után az összes víz hőmérséklete azonos lesz. Ebben az esetben további hőcserére nem kerül sor.
Még ha z. B. forró főtt tojást helyez hideg vízbe, a tojás és a víz között hőcsere folyik, amíg mindkettő azonos hőmérsékletű nem lesz. A hőcsere alaptörvénye minden olyan testre vonatkozik, amelynek hőmérséklete eltérő, és szoros hőérintkezésbe kerül egymással.
A hőcsere alaptörvényének alkalmazása
A hőcsere alaptörvényével két víz vagy más folyadék mennyiségének keverési hőmérsékletét lehet kiszámítani. Két különböző hőmérsékletű folyadékot feltételezünk, amelyek keverednek egymással és amelyek keverés után közös keverési hőmérsékletűek.
A kezdetben melegebb 1 folyadék (2. ábra) keverés közben hőt ad le. Ezt az általa leadott hőt általában a hőelmélet alapvető egyenletével lehet kiszámítani:
Q ab = c 1 ⋅ m 1 ⋅ (ϑ 1 - ϑ M)
Az eredetileg hűvösebb 2 folyadék által elnyelt hő is kiszámítható:
Q zu = c 2 ⋅ m 2 ⋅ (ϑ M - ϑ 2)
A hőcsere alaptörvénye szerint a leadott hő és az abszorbeált hő egyenlő. Az alábbiak érvényesek:
c 1 ⋅ m 1 ⋅ (ϑ 1 - ϑ M) = c 2 ⋅ m 2 ⋅ (ϑ M - ϑ 2)
Ha valaki ezt az egyenletet a the M keverési hőmérsékletnek megfelelően rendezi át, akkor megkapja a Richmann keverési szabályt. Ez:
Feltétel nélkül, hogy nincsenek fizikai változások és nincs hőveszteség, a két test keverékének hőmérséklete kiszámítható az egyenlet segítségével:
Ez az egyenlet nemcsak két folyadékra érvényes, de bármely két testre is érvényes, amennyiben a fizikai állapot nem változik.
Ezt a keverési szabályt a német természettudós, GEORG WILHELM RICHMANN (1711-1753) nevéről kapta.
Ugyanabból az anyagból készült folyadékok, pl. B. két mennyiségű víz, a fajlagos hőkapacitások megegyeznek. Ezután leegyszerűsödik a richmann keverési szabálya és így szól:
ϑ M = m 1 ⋅ ϑ 1 + m 2 ⋅ ϑ 2 m 1 + m 2
Értesítés: A gyakorlatban általában vannak olyan hőveszteségek, amelyeket a fenti egyenletek nem vesznek figyelembe. A keverék típusától függően a keverék hőmérséklete ennélfogva magasabb vagy alacsonyabb lehet, mint a számított hőmérséklet.
Az edény, amelyben a keverék zajlik, szintén képes elnyelni vagy leadni a hőt. Ezt figyelembe lehet venni az edény úgynevezett hőteljesítményével (vízértéke). Részletesebb magyarázatokat a CD külön cikkében, a "Kalorimetrikus mérések" részben talál.