Vypracovala: B. Horváthová

 

 

Ak sa vnútorná energia telesa pri tepelnej výmene zmenšuje, hovoríme, že teleso odovzdáva teplo. Ak sa vnútorná energia telesa pri tepelnej výmene zväčšuje, hovoríme, že teleso prijíma teplo. Teplo Q je fyzikálna veličina, ktorá je mierou zmeny vnútornej energie telesa pri jeho zohrievaní, alebo ochladzovaní.

 

Teplo Q dodané alebo odovzdané je priamoúmerné hmotnosti telesa a prírastku alebo úbytku teploty ∆t.

 

Pre teplo Q platí: Q = c.m.∆t

 

Konštanta úmernosti c – merná tepelná kapacita, je definovaná vzťahom: c = Q/( m.∆t) = Q/(m.∆T)

Jednotka: [c]= [Q]/([m].[ ∆t]) = J.kg-1.K-1

 

Merná tepelná kapacita je charakteristická konštanta pre danú látku. Jej číselná hodnota sa rovná teplu, ktoré je potrebné pre zvýšenie teploty telesa s hmotnosťou 1 kg o 1°C.

 

Voda má mernú tepelnú kapacitu c = 4180J.kg-1.K-1; železo c = 452J.kg-1.K-1; olovo c = 129 J.kg-1.K-1 .

 

Kovy majú relatívne malú tepelnú kapacitu, čo umožňuje ich tepelné spracovanie.

 

Stretávame sa aj s veličinou tepelná kapacita telesa, pre ktorú platí: C = Q/∆t = Q/∆T

Jednotka: [C] = [Q]/[ ∆T] = J.K-1

 

Jej číselná hodnota sa rovná teplu, ktoré je potrebné pre zvýšenie teploty daného telesa o 1K.

V tepelne izolovanej sústave sa neuskutočňuje výmena medzi telesami a okolím. Môže prebiehať medzi telesami vo vnútri sústavy.

 

V izolovanej sústave telies sa teplo, ktoré odovzdá teplejšie teleso chladnejšiemu, rovná teplu, ktoré prijme chladnejšie teleso.

 

Preto platí kalorimetrická rovnica: c1.m1.(t1 – t) = c2.m2.(t – t2)

 

Teplo Q1 = c1.m1.(t1 – t) je teplo, ktoré odovzdá teplejšie teleso,

Teplo Q2 = c2.m2.(t – t2) je teplo, ktoré prijme chladnejšie teleso.

 

Tepelná výmena bude prebiehať tak dlho, až nastane rovnovážny stav, pri ktorom sa teploty jedného a druhého telesa vyrovnajú na výslednú teplotu t.

 

Podľa tejto rovnice môžeme napríklad určiť mernú tepelnú kapacitu jednej látky, ak poznáme mernú tepelnú kapacitu druhej látky a ostatné veličiny odmeriame.

 

Na experimentálne určenie mernej tepelnej kapacity sa používajú kalorimetre.

 

Kalorimeter je tepelne izolovaná nádoba s miešačkou a teplomerom.

 

 

 

 

Keď do kalorimetra, v ktorom je kvapalina, vložíme teleso s vyššou teplotou, ako je teplota kvapaliny, zvýši sa nielen teplota kvapaliny, ale aj nádoby, miešačky a teplomera.

 
 

 

  • Tepelne izolovanú sústavu môžeme vytvoriť aj doma, napríklad pomocou termosky, alebo termo-tašky.

 

 

Keď tepelná výmena prebieha medzi teplejším telesom a studenšou vodou v kalorimetri, platí: c1.m1.(t1 – t) = c2.m2.(t – t2) + C.( t – t2), kde C.( t – t2) je teplo prijaté kalorimetrom a jeho príslušenstvom.

 

V špeciálnych kalorimetroch možno merať reakčné teplo, ktoré sa uvoľňuje pri chemických reakciách.

Príklad 1:

 

Hliníkový predmet s hmotnosťou 0,80 kg a teplotou 250 °C bol vložený do vody s hmotnosťou 1,5 kg a teplotou 15 °C.

 

Aká je teplota sústavy po dosiahnutí rovnovážneho stavu, za predpokladu, že tepelná výmena nastala iba medzi hliníkovým predmetom a vodou?

 

m1 = 0,80 kg;

t1 = 250 °C;