Co nazywamy bilansem cieplnym?

Jeżeli mamy dwa ciała o różnej temperaturze i doprowadzimy do ich zetknięcia ze sobą, to nastąpi wymiana ciepła pomiędzy tymi dwoma ciałami. Wymiana ta będzie przebiegać w ten sposób, że ciało o temperaturze wyższej będzie oddawać ciepło ciału o niższej temperaturze, które z kolei będzie to ciepło pobierać. Proces takiej wymiany będzie trwać do momentu, aż temperatura obu ciał się wyrówna.

O bilansie cieplnym mówimy, gdy ilość ciepła pobrana przez ciało o mniejszej temperaturze, jest równa ilości ciepła oddanego przez ciało o wyższej temperaturze:

Zysk ciepła = Strata ciepła

Przykład:

Mamy dwa ciała, charakteryzujące się określoną masą - m, ciepłem właściwym - c i temperaturą T:

Ciało I - m1, c1, T1

Ciało II - m2, c2, T2

Przy czym T1 > T2

Po procesie wymiany ciepła, ciała osiągają temperaturę - T.

Ciało I oddaje ciepło, w wyniku czego strata ciepła wynosi:

Q1 = m1c1(T1 - T)

Ciało II pobiera ciepło, w wyniku czego zyskuje ciepło:

Q2 = m2c2(T - T2)

W związku z czym bilans cieplny wynosi:

Q1 = Q2

m1c1(T1 - T) = m2c2(T - T2)

Z równania tego możemy wyznaczyć, wszystkie poszukiwane przez nas wartości.

Przykładowe zadanie:

Mamy aluminiową puszkę, której masa wynosi 0,1 kg, a temperatura 20,70C. Do puszki tej wlano 0,3 kg wody o temperaturze 60C. Po pewnym czasie temperatura wody i puszki wyrównała się i osiągnęła wartość 70C. Przyjmując, że ciepło właściwe aluminium wynosi 920 J/kg*0C, proszę obliczyć ciepło właściwe wody.