v2.0.9783.3270
Fizyka dla każdego
Ciepło i termodynamika · 1 min czytania

Bilans cieplny. Jak obliczyć temperaturę mieszaniny?

Po zmieszaniu ciepłej i zimnej wody temperatura nie musi być średnią arytmetyczną temperatur początkowych. Większa porcja wody silniej wpływa na wynik. Znaczenie ma również naczynie, które może odebrać część energii.

Opublikowano: 13.10.2026 · Ostatnio zmieniany: 14.10.2026
Wyślij link e-mailem Własna poczta Komentarze: 0

Po zmieszaniu ciepłej i zimnej wody temperatura nie musi być średnią arytmetyczną temperatur początkowych. Większa porcja wody silniej wpływa na wynik. Znaczenie ma również naczynie, które może odebrać część energii.

Potrzebne wiadomości: Ciepło właściwe, równania liniowe i zasada zachowania energii.

Najpierw wybieramy układ

Załóżmy, że dwa ciała wymieniają energię tylko ze sobą. Nie zachodzi przemiana fazowa, reakcja chemiczna ani istotna praca mechaniczna. Po dostatecznie długim czasie osiągają wspólną temperaturę T. Jeżeli ciepła właściwe można uznać za stałe, bilans ma postać:

m_1c_1(T-T_1)+m_2c_2(T-T_2)=0.

Każdy wyraz opisuje energię otrzymaną przez dane ciało. Dla ciała chłodzącego się jest ujemny. Można również przyrównać dodatnią ilość energii oddanej do dodatniej ilości energii pobranej. Obie metody prowadzą do tego samego wyniku, jeżeli nie mieszamy konwencji znaków.

Temperatura końcowa

Po uporządkowaniu równania otrzymujemy:

T=\frac{m_1c_1T_1+m_2c_2T_2}{m_1c_1+m_2c_2}.

Jest to średnia ważona pojemnościami cieplnymi. Dla tej samej substancji c się skraca. Średnia arytmetyczna jest poprawna dopiero wtedy, gdy obie pojemności cieplne są równe. W tym wzorze można użyć temperatur w °C, ponieważ opisujemy różnice temperatur, a wagi sumują się do jedności.

Przykład

Do 0,20 kg wody o temperaturze 80°C dolewamy 0,60 kg wody o temperaturze 20°C. Pomijamy naczynie i straty. Temperatura końcowa wynosi (0,20 · 80 + 0,60 · 20)/0,80 = 35°C. Leży bliżej 20°C, ponieważ zimnej wody jest trzy razy więcej.

Kalorymetr też uczestniczy w wymianie

Jeżeli naczynie ma pojemność cieplną Ck i początkową temperaturę Tk, do bilansu dodajemy Ck(T − Tk). Nie jest to masa; nie mnożymy tej wielkości ponownie przez ciepło właściwe materiału.

W podanym modelu temperatura końcowa musi mieścić się między najniższą i najwyższą temperaturą początkową wszystkich uczestników wymiany. Wynik spoza tego przedziału oznacza błąd rachunkowy lub brakujący proces. Gdy w mieszaninie może pozostać lód, najpierw trzeba sprawdzić bilans topnienia — samo uśrednienie temperatur nie wystarczy.

Zadania do tego tematu

Dalsza lektura

Materiał referencyjny

Ostatnie materiały autora

Wszystkie materiały autora »

Komentarze (0)

Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.

Dodaj komentarz

Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto

Emotikony

Zaznacz tekst i wybierz formatowanie lub użyj Ctrl/Cmd+B, I, U w polu komentarza. Znaczniki HTML nie są wykonywane.

Wybór wszystkich komentarzy obejmuje odpowiedzi. Powiadomienia wymagają potwierdzenia adresu; zrezygnujesz z nich przez link w wiadomości.

← Wróć do działu: Teoria Do góry ↑
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.