Lämpölaskujen yleisiä periaatteita

Systeemin tyypin merkitys

  • Eristetyssä systeemissä lämpötilaerojen tasoittuminen tapahtuu siten, että systeemin osat ottavat vastaan yhtä suuren määrän lämpöä kuin toiset osat luovuttavat.
  • Suljetussa tai avoimessa systeemissä lämpöä siirtyy systeemiin lisää tai lämpöä siirtyy systeemistä pois.
    • Vedenkeittimessä oleva vesi on esimerkki suljetusta systeemistä. Veteen siirtyy lämpöä systeemin ulkopuolelta, kun keitin laitetaan päälle.

Lämpölaskujen ratkaisuperiaatteita

  1. Selitä kaikki systeemissä tapahtuvat prosessit, joissa lämpöä siirtyy.
  2. Merkitse prosesseissa siirtyvät energiat omina lausekkeinaan.
  3. Muodosta yhtälö, jossa esiintyvät lämpöä vastaanottavat ja lämpöä luovuttavat osat.
  4. Ratkaise kysytty suure suureyhtälönä. 
  5. Ilmoita tunnettujen suureiden arvot tilanteeseen sopivissa yksiköissä ja ratkaise tuntematon suure.
  6. Pyöristä vastaus sopivaan tarkkuuteen.

Huomioita

  • Homogeenisen aineen vastaanottama tai luovuttama lämpö lasketaan kaavalla [[$ Q=cm \Delta T $]]​.
  • Kappaleen luovuttama tai vastaanottama lämpö lasketaan kaavalla [[$ Q=C \Delta T $]]​.
  • Teholla P siirtyvä energia on tehon määritelmän nojalla [[$ Q=Pt $]]​.
  • Olomuodon muutoksissa vapautuva tai aineen vastaanottama lämpö on [[$ Q=sm $]]​ tai [[$ Q=rm $]]​.

Lämpölaskuihin liittyvien yhtälöiden muoto

  • Vaihtoehto 1
    • Toisella puolella ovat systeemin vastaanotetut lämmöt ja toisella puolella luovutetut lämmöt.
    • Yhtälö on muotoa [[$Q_\text{vastaanotetut}=Q_\text{luovutetut}$]].
    • Lämpötilan muutos on aina positiivinen riippumatta siitä, nouseeko vai laskeeko systeemin osan lämpötila.
  • Vaihtoehto 2
    • Toiselle puolelle laitetaan systeemin osien vastaanottamat ja luovuttavat lämmöt. Vastaanotettu lämpö on positiivista ja luovutettu negatiivista. Toisella puolella on systeemiin siirtyvä tai systeemistä pois siirtyvä energia.
    • Yhtälö on muotoa [[$Q_\text{systeemi}=E_\text{ympäristö}$]].
    • Jos systeemi on eristetty, on [[$E_\text{ympäristö}=0$]].
    • Lämpötilan muutos lasketaan aina [[$\Delta T = T_{\text{loppu}}-T_{\text{alku}}$]]. Tällöin lämpötilan muutos ja lämpö ovat negatiivisia, jos systeemin osa luovuttaa lämpöä. Jos systeemin osa vastaanottaa lämpöä, systeemin osan lämpötilan muutos ja lämpö ovat positiivisia.