100exams

Уравнение теплового баланса: формула

Q1 + Q2 + … = 0сумма количеств теплоты, полученных и отданных телами системы, равна нулю

Когда горячее тело соприкасается с холодным, теплота переходит от горячего к холодному, пока температуры не сравняются. Если наружу ничего не уходит, холодное тело получает ровно столько теплоты, сколько отдаёт горячее.

Это закон сохранения энергии для тепловых процессов. Его запись — уравнение теплового баланса — превращает задачу о смешивании в обычное уравнение с одним неизвестным.

На странице
  1. Что означают буквы
  2. Как выразить другие величины
  3. Когда формула верна
  4. Типичные ошибки
  5. Задачи с решением
  6. Где это на ОГЭ
  7. Вопросы и ответы

Что означают буквы

БукваВеличинаЕдиница
Q1, Q2количества теплоты, которые получили или отдали телаДж
cудельная теплоёмкость веществаДж/(кг·°C)
mмасса телакг
t1, t2начальные температуры тел°C
tустановившаяся (общая) температура°C

Все обозначения и единицы — на странице «Физические величины».

Как выразить другие величины

Что нужноФормула
Вторая запись: отдано = полученоQотд = Qпол
Два тела без плавления и кипенияc1·m1(t − t1) = c2·m2(t2 − t)
Смешали одну и ту же жидкостьt = m1·t1 + m2·t2m1 + m2
С потерями: до тела дошла доля ηQпол = η·Qотд

Когда формула верна

Типичные ошибки

Числа для задач — в справочных таблицах: Удельная теплоёмкость · Удельная теплота плавления.

Задачи с решением

Задачи из нашего тренажёра: числа в нём каждый раз новые, а здесь они закреплены, чтобы решение можно было прочитать. С развёрнутым ответом, как во второй части экзамена, — последние 2 задачи: они показаны с образцом записи и списком того, что в ней должно быть. Первая задача написана для этой страницы, числа в её решении посчитаны программой.

В сосуде смешали 3 кг воды при температуре 20 °C и 2 кг воды при температуре 70 °C. Какая температура установится в сосуде? Теплообменом с сосудом и окружающим воздухом пренебречь.

Решение

  1. Потерь нет: количество теплоты, которое отдала горячая вода, равно количеству теплоты, которое получила холодная.
  2. Холодная вода нагрелась от 20 °C до t: Q1 = c · 3 кг · (t − 20 °C). Горячая остыла от 70 °C до t: Q2 = c · 2 кг · (70 °C − t).
  3. Q1 = Q2. Удельная теплоёмкость одна и та же и сокращается: 3(t − 20) = 2(70 − t).
  4. 3t − 60 = 140 − 2t, откуда 5t = 200 и t = 40 °C.

Ответ: 40 °C

В калориметр с водой массой 200 г при температуре 20 °C опустили алюминиевый брусок массой 500 г, нагретый до 100 °C. Какая температура установится в калориметре? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь. Запиши полное решение; для проверки введи ответ.

В тренажёре для проверки вводят: t — установившаяся температура, °C.

Образец записи

  1. Дано: m1 = 200 г = 0,2 кг (вода); t1 = 20 °C; m2 = 500 г = 0,5 кг; t2 = 100 °C; c1 = 4200 Дж/(кг·°C); c2 = 920 Дж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость алюминия. Найти: t
  2. Потерь нет, поэтому количество теплоты, которое получила вода, равно количеству теплоты, которое отдало горячее тело: Q1 = Q2
  3. Q1 = c1m1(t − t1) — вода нагревается от t1 до t; Q2 = c2m2(t2 − t) — тело остывает от t2 до t
  4. c1m1(t − t1) = c2m2(t2 − t), откуда t = c1m1t1 + c2m2t2c1m1 + c2m2
  5. Числитель: 4200 · 0,2 · 20 + 920 · 0,5 · 100 = 62 800; знаменатель: 4200 · 0,2 + 920 · 0,5 = 1300. Значит, t = 62 8001300 ≈ 48,3 °C
  6. Ответ: t ≈ 48,3 °C
Можно иначе. Проверка подстановкой: вода получила 4200 · 0,2 · (48,3 − 20) ≈ 23 800 Дж, тело отдало 920 · 0,5 · (100 − 48,3) ≈ 23 800 Дж — количества теплоты совпадают с точностью до округления. Температура лежит между 20 и 100 °C и ближе к температуре воды: у воды произведение cm больше. Получается t ≈ 48,3 °C.

Что должно быть в записи

Решать такие задачи

В калориметр с водой массой 300 г при температуре 10 °C опустили свинцовую дробь массой 500 г, нагретую до 90 °C. Какая температура установится в калориметре? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь. Запиши полное решение; для проверки введи ответ.

В тренажёре для проверки вводят: t — установившаяся температура, °C.

Образец записи

  1. Дано: m1 = 300 г = 0,3 кг (вода); t1 = 10 °C; m2 = 500 г = 0,5 кг; t2 = 90 °C; c1 = 4200 Дж/(кг·°C); c2 = 130 Дж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость свинца. Найти: t
  2. Потерь нет, поэтому количество теплоты, которое получила вода, равно количеству теплоты, которое отдало горячее тело: Q1 = Q2
  3. Q1 = c1m1(t − t1) — вода нагревается от t1 до t; Q2 = c2m2(t2 − t) — тело остывает от t2 до t
  4. c1m1(t − t1) = c2m2(t2 − t), откуда t = c1m1t1 + c2m2t2c1m1 + c2m2
  5. Числитель: 4200 · 0,3 · 10 + 130 · 0,5 · 90 = 18 450; знаменатель: 4200 · 0,3 + 130 · 0,5 = 1325. Значит, t = 18 4501325 ≈ 13,9 °C
  6. Ответ: t ≈ 13,9 °C
Можно иначе. Проверка подстановкой: вода получила 4200 · 0,3 · (13,9 − 10) ≈ 4910 Дж, тело отдало 130 · 0,5 · (90 − 13,9) ≈ 4950 Дж — количества теплоты совпадают с точностью до округления. Температура лежит между 10 и 90 °C и ближе к температуре воды: у воды произведение cm больше. Получается t ≈ 13,9 °C.

Что должно быть в записи

Решать такие задачи
Решать в тренажёреБесплатно, без регистрации: каждый раз новые числа и разбор ошибки.

Где это на ОГЭ

Уравнение теплового баланса — основа расчётных задач второй части по тепловым явлениям: в задании 20 нашего тренажёра нагретое тело опускают в калориметр с водой. В задании 22 демоверсии 2027 года в баланс входят теплота от электрической спирали, нагревание воды и калориметра и потери. Кодификатор называет среди практических работ исследование теплообмена при смешивании холодной и горячей воды.

Раздел кодификатора — «Тепловые явления»: остальные темы раздела и задания, в которых они встречаются.

Вопросы и ответы

Как записывается уравнение теплового баланса?

Q1 + Q2 + … = 0: сумма всех количеств теплоты, полученных и отданных телами, равна нулю. Другая запись — количество отданной теплоты равно количеству полученной.

Как найти температуру смеси?

Приравнять теплоту, отданную горячим телом, к теплоте, полученной холодным: c1·m1(t − t1) = c2·m2(t2 − t) — и решить уравнение относительно t.

Когда уравнение теплового баланса можно применять?

Когда тела обмениваются теплотой только друг с другом: потерь в окружающую среду нет или ими можно пренебречь.

Что такое тепловое равновесие?

Состояние, в котором температуры соприкасающихся тел сравнялись и теплообмен между ними прекратился.

Как учесть потери теплоты?

Если до нагреваемого тела доходит только часть отданной теплоты, полученное количество равно этой части: Qпол = η·Qотд. Потери 25 % значат η = 0,75.

Соседние формулы

Тексты задач наши. Факты об экзамене и справочные значения — из демоверсии, спецификации и кодификатора ФИПИ для ОГЭ 2027 года; на день обновления документы опубликованы как проект. Обновлено 11.10.2026.