Отже, явище передачі теплової енергії вивчається у 8 класі, потім до цієї теми повертаються у 10 класі. Для того, щоб вирішувати подібні задачі, перш за все з'ясуємо для себе декілька основних моментів:
- Будь-які переходи у різні агрегатні стани супроводжуються додатковими дуже великими тепловитратами на сам процес (випаровування, наприклад)
- Теплова енергія - це один із видів ЕНЕРГІЇ у загальній системі фізики, тому для неї також властиві переходи у кінетичну/потенціальну
- З точки зору задач на потужність та КПД нагрівальних пристроїв слід вважати енергію, яка йде на нагрівання власне речовини у пристрої як корисну роботу. Теплову енергію, що утворються при , наприклад, згорянні речовини слід вважати загальною роботою/енергією (у розрізі задач з КПД)
Найпростіша задача такого типу характеризуєтсья лише заданою зміною температури речовини без зміни її агрегатного стану :
На подібних задачах не бачу сенсу зупинятися - вони цілком вирішуються за допомогою вказаної в задачі формули. Цікавіше стає, коли тіло змінює агрегатний стан. У такому випадку уся кількість теплоти умовно розбивається на окремі частини , кожна з которих вираховуєтсья за відповідною формулою. Наприклад перетворення води температурою 20 градусів у пару температурою 150 градусів розраховуєтсья по проміжній формулі Q(повна)= Q(нагрів води до 100 градусів)+ Q(випаровування) + Q(нагрів пари до 120 градусів)
Також звернемо увагу, що при переході у інший агрегатний стан, у речоивини змінюються певні характеристики, наприклад питома теплоємність. Тому q для пари і води слід дивитися у таблиці окремо.
Подібні задачі можуть розв'язуватися із застосуванням графіка. На такому графіку проміжки сталості - це проміжки, під час яких теплота, що надається, уходить на зміну агрегатного стану речовини. Ось приклад подібної задачі на нагрівання води і перетворення її у пару
Якщо мова йде про різні речовини (не плутати з різними агрегатними станами однієї речовини), то скоріш за все ми маємо рівняння на тепловий баланс. За заданих ідеальних умов уся теплота залишаєтсья між двома речовинами, тому кількість теплоти, що віддає одна, дорівнює кількості теплоти, яку приймає інше. Користучуюсь вже відомими формулами і використовуючи баланс для прирівнювання кількості теплоти вирішуємо подібну задачу наступни чином
Ну і останній суттєвий випадок - задачі на КПД. Як я вже писав вище, просто слід розмежувати теплоту корисну, тобто роботу (на нагрівання власне речовини) і теплоту загальну (наприклад ту теплоту, що утворються при згорянні палива). Знаючи масу палива і передану кількість теплоти речовини можна знайти КПД пристрою наступним чином:
Користуючим даними порадами подібні задачі перестанусть нести у собі складність та стануть цікавішими. Успіхів у навчанні та у житті!
