Kaava lämmön määrälle, kun keho on jäähtynyt. Kuinka laskea lämmön määrä, lämpövaikutus ja muodostumislämpö
LÄMMÖNVAIHTO.
1.Lämmönsiirto.
Lämmönvaihto tai lämmönsiirto on prosessi, jossa kehon sisäinen energia siirretään toiseen ilman työtä.
Lämmönsiirtoa on kolmea tyyppiä.
1) Lämmönjohtokyky on lämmönvaihto suorassa kosketuksessa olevien kappaleiden välillä.
2) Konvektio on lämmönsiirtoa, jossa lämpö siirtyy kaasu- tai nestevirtojen avulla.
3) Säteily on lämmönsiirtoa sähkömagneettisen säteilyn avulla.
2. Lämmön määrä.
Lämmön määrä mittaa kehon sisäisen energian muutosta lämmönvaihdon aikana. Merkitty kirjaimella K.
Lämmön määrän mittayksikkö = 1 J.
Kehon toiselta keholta lämmönsiirron seurauksena vastaanottama lämpömäärä voidaan käyttää lämpötilan nostamiseen (molekyylien kineettisen energian lisäämiseen) tai aggregaatiotilan muuttamiseen (lisäämiseen). Mahdollinen energia).
3. Aineen ominaislämpökapasiteetti.
Kokemus osoittaa, että massaisen m kappaleen lämmittämiseen lämpötilasta T 1 lämpötilaan T 2 tarvittava lämpömäärä on verrannollinen ruumiinmassaan m ja lämpötilaeroon (T 2 - T 1), ts.
K = cm(T 2 - T 1 ) = kanssamΔ T,
kanssa Sitä kutsutaan kuumennetun kappaleen aineen ominaislämpökapasiteetiksi.
Ominaislämpö aineen määrä on yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka on annettava 1 kg:aan ainetta, jotta se kuumenee 1 K:lla.
Ominaislämpökapasiteetin yksikkö =.
Eri aineiden lämpökapasiteettiarvot löytyvät fysikaalisista taulukoista.
Täsmälleen sama määrä lämpöä Q vapautuu, kun kehoa jäähdyttää ΔT.
4.Ominaislämpö höyrystymistä.
Kokemus osoittaa, että nesteen muuntamiseen höyryksi tarvittava lämmön määrä on verrannollinen nesteen massaan, ts.
K = lm,
missä on suhteellisuuskerroin L kutsutaan ominaishöyrystyslämmöksi.
Höyrystyslämpö on yhtä suuri kuin se lämpömäärä, joka tarvitaan 1 kg:n kiehumispisteessä olevaa nestettä muuttamaan höyryksi.
Höyrystyslämmön mittayksikkö.
Käänteisessä prosessissa, höyryn tiivistymisessä, lämpöä vapautuu sama määrä, joka käytettiin höyrystymiseen.
5. Ominaissulamislämpö.
Kokemus osoittaa, että kiinteän aineen muuttamiseen nesteeksi tarvittava lämmön määrä on verrannollinen kappaleen massaan, ts.
K = λ m,
jossa suhteellisuuskerrointa λ kutsutaan ominaisfuusiolämpöksi.
Ominaissulamislämpö on yhtä suuri kuin se lämpömäärä, joka tarvitaan 1 kg painavan kiinteän kappaleen muuttamiseksi nesteeksi sulamispisteessä.
Ominaissulamislämmön mittayksikkö.
Käänteisessä prosessissa, nesteen kiteytymisessä, lämpöä vapautuu sama määrä, joka kului sulatukseen.
6. Ominaispalamislämpö.
Kokemus osoittaa, että polttoaineen täydellisen palamisen aikana vapautuva lämmön määrä on verrannollinen polttoaineen massaan, ts.
K = qm,
Kun suhteellisuustekijää q kutsutaan ominaispalolämpöksi.
Ominaispalolämpö on yhtä suuri kuin lämpömäärä, joka vapautuu 1 kg polttoaineen täydellisessä palamisessa.
Ominaispalolämmön mittayksikkö.
7. Yhtälö lämpötasapaino.
Kaksi tai useampi kappale osallistuu lämmönvaihtoon. Jotkut kehot luovuttavat lämpöä, kun taas toiset vastaanottavat sitä. Lämmönsiirto tapahtuu, kunnes kappaleiden lämpötilat ovat yhtä suuret. Energian säilymislain mukaan luovutettava lämmön määrä on yhtä suuri kuin vastaanotettu määrä. Tämän perusteella kirjoitetaan lämpötasapainoyhtälö.
Harkitse esimerkkiä.
M 1 -massaisen kappaleen, jonka lämpökapasiteetti on c 1, lämpötila on T 1 ja massaisen kappaleen m 2, jonka lämpökapasiteetti on c 2, lämpötila T 2 . Lisäksi T1 on suurempi kuin T2. Nämä ruumiit saatetaan kosketukseen. Kokemus osoittaa, että kylmä kappale (m 2) alkaa lämmetä ja kuuma kappale (m 1) alkaa jäähtyä. Tämä viittaa siihen, että osa kuuman kappaleen sisäisestä energiasta siirtyy kylmään ja lämpötilat tasoittuvat. Merkitään lopullinen kokonaislämpötila θ:lla. 
Lämpömäärä, joka siirtyy kuumasta kappaleesta kylmään
K siirretty. = c 1 m 1 (T 1 – θ )
Lämmön määrä, jonka kylmä keho vastaanottaa kuumasta
K sai. = c 2 m 2 (θ – T 2 )
Energian säilymisen lain mukaan K siirretty. = K sai., eli
c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )
Avataan sulut ja ilmaistaan vakaan tilan kokonaislämpötilan θ arvo.
Lämpötila-arvo θ saadaan tässä tapauksessa kelvineinä.
Kuitenkin, koska Q:n lausekkeissa ohitettiin. ja Q vastaanotetaan. jos kahden lämpötilan välillä on ero ja se on sama sekä kelvineinä että Celsius-asteina, niin laskenta voidaan suorittaa Celsius-asteina. Sitten
Tässä tapauksessa lämpötila-arvo θ saadaan Celsius-asteina.
Lämpötilojen tasaantuminen lämmönjohtavuuden seurauksena voidaan selittää molekyylikineettisen teorian perusteella vaihtona. kineettinen energia molekyylien välillä törmätessään lämpökaaoottisen liikkeen prosessissa.
Tätä esimerkkiä voidaan havainnollistaa kaaviolla. 
>>Fysiikka: Kehon lämmittämiseen tarvittavan ja jäähtymisen aikana vapautuvan lämpömäärän laskeminen
Jotta voimme oppia laskemaan kehon lämmittämiseen tarvittavan lämmön määrän, määritämme ensin, mistä määristä se riippuu.
Edellisestä kappaleesta tiedämme jo, että tämä lämpömäärä riippuu aineesta, josta keho koostuu (eli sen ominaislämpökapasiteetista):
Q riippuu c:stä
Mutta siinä ei vielä kaikki.
Jos haluamme lämmittää veden kattilassa niin, että se tulee vain lämpimäksi, emme lämmitä sitä pitkään. Ja jotta vesi kuumenee, lämmitämme sitä pidempään. Mutta mitä kauemmin vedenkeitin on kosketuksissa lämmittimeen, sitä enemmän lämpöä se saa siitä.
Siksi mitä enemmän kehon lämpötila muuttuu lämmityksen aikana, sitä enemmän lämpöä siihen on siirrettävä.
Olkoon kehon alkulämpötila yhtä suuri kuin tini ja loppulämpötila - tfin. Sitten kehon lämpötilan muutos ilmaistaan erolla:
Lopulta kaikki tietävät sen lämmitys Esimerkiksi 2 kg vettä vie enemmän aikaa (ja siten enemmän lämpöä) kuin 1 kg vettä lämmittää. Tämä tarkoittaa, että kehon lämmittämiseen tarvittava lämmön määrä riippuu kehon massasta:
Joten lämpömäärän laskemiseksi sinun on tiedettävä sen aineen ominaislämpökapasiteetti, josta keho on valmistettu, tämän kappaleen massa ja ero sen lopullisen ja alkulämpötilan välillä.
Olkoon esimerkiksi tarpeen määrittää, kuinka paljon lämpöä tarvitaan 5 kg painavan rautaosan lämmittämiseen edellyttäen, että sen alkulämpötila on 20 °C ja loppulämpötila 620 °C.
Taulukosta 8 saamme selville, että raudan ominaislämpökapasiteetti on c = 460 J/(kg°C). Tämä tarkoittaa, että 1 kg rautaa kuumennetaan 1 °C:lla 460 J.
5 kg raudan kuumentaminen 1 °C:lla kestää 5 kertaa enemmän määrää lämpöä, ts. 460 J * 5 = 2300 J.
Ei lämmittää rautaa 1 °C:lla, vaan A t \u003d 600 °C, se vie vielä 600 kertaa enemmän lämpöä, eli 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Täsmälleen sama (moduulissa) lämpömäärä vapautuu, kun tämä rauta jäähtyy 620 °C:sta 20 °C:seen .
Joten löytääksesi kehon lämmittämiseen tarvittavan tai sen jäähdytyksen aikana vapauttaman lämmön määrän, sinun on kerrottava kehon ominaislämpö sen massalla ja sen lopullisen ja alkulämpötilan erolla: 
??? 1. Anna esimerkkejä siitä, että kehon kuumennettaessa vastaanottama lämmön määrä riippuu sen massan ja lämpötilan muutoksista. 2. Millä kaavalla mitataan kehon lämmittämiseen tarvittava tai sen aikana vapautuva lämpömäärä? jäähdytys?
S.V. Gromov, N.A. Isänmaa, fysiikka luokka 8
Internet-sivustojen lukijoiden lähettämä
Tehtävät ja vastaukset fysiikasta luokittain, lataa fysiikan abstraktit, fysiikan oppituntien suunnittelu luokka 8, kaikki oppilaan tunneille valmistautumiseen, fysiikan tuntisuunnitelma, fysiikan testit verkossa, läksyt ja työt
Oppitunnin sisältö oppitunnin yhteenveto tukikehys oppituntiesitys kiihdyttävät menetelmät interaktiiviset tekniikat Harjoitella tehtävät ja harjoitukset itsetutkiskelu työpajat, koulutukset, tapaukset, tehtävät kotitehtävät keskustelukysymykset opiskelijoiden retoriset kysymykset Kuvituksia ääni, videoleikkeet ja multimedia valokuvat, kuvat grafiikka, taulukot, kaaviot huumori, anekdootit, vitsit, sarjakuvat, vertaukset, sanonnat, ristisanatehtävät, lainaukset Lisäosat abstrakteja artikkelit sirut uteliaisiin huijausarkkeihin oppikirjat perus- ja lisäsanasto muut Oppikirjojen ja oppituntien parantaminenkorjata oppikirjan virheet päivittää oppikirjan fragmentti innovaation elementtejä oppitunnilla vanhentuneen tiedon korvaaminen uudella Vain opettajille täydellisiä oppitunteja kalenterisuunnitelma vuodelle ohjeita keskusteluohjelmia Integroidut oppitunnitLämpökapasiteetti on lämmön määrä, jonka keho absorboi 1 asteen kuumennettaessa.
Rungon lämpökapasiteetti ilmoitetaan isoilla kirjaimilla Latinalainen kirjain Kanssa.
Mikä määrittää kehon lämpökapasiteetin? Ensinnäkin sen massasta. On selvää, että esimerkiksi 1 kilogramman vettä lämmittäminen vaatii enemmän lämpöä kuin 200 gramman lämmittäminen.
Entä aineen tyyppi? Tehdään kokeilu. Otetaan kaksi identtistä astiaa ja kaadetaan 400 g vettä yhteen niistä ja toiseen - kasviöljy 400 g painavia, aloitamme niiden lämmittämisen identtisten polttimien avulla. Tarkkailemalla lämpömittareiden lukemia näemme, että öljy lämpenee nopeasti. Veden ja öljyn lämmittämiseksi samaan lämpötilaan vettä on lämmitettävä pidempään. Mutta mitä kauemmin lämmitämme vettä, sitä enemmän lämpöä se saa polttimesta.
Siten eri aineiden saman massan lämmittäminen samaan lämpötilaan kestää eri määrä lämpöä. Kehon lämmittämiseen tarvittava lämmön määrä ja siten sen lämpökapasiteetti riippuvat siitä, millaisesta aineesta tämä kappale koostuu.
Joten esimerkiksi veden, jonka massa on 1 kg, lämpötilan nostamiseksi 1 ° C:lla, tarvitaan 4200 J suuruinen lämpömäärä ja saman massan auringonkukkaöljyn lämmittämiseen 1 ° C:lla määrä tarvitaan lämpöä 1700 J.
Fysikaalista määrää, joka osoittaa, kuinka paljon lämpöä tarvitaan 1 kg:n aineen lämmittämiseen 1 ºС:lla ominaislämpö tämä aine.
Jokaisella aineella on oma ominaislämpökapasiteetti, joka on merkitty latinalaisella kirjaimella c ja mitataan jouleina kilogrammaa kohti (J / (kg ° C)).
Saman aineen ominaislämpökapasiteetti eri aggregaattitiloissa (kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen) on erilainen. Esimerkiksi veden ominaislämpökapasiteetti on 4200 J/(kg ºС) ja jään ominaislämpökapasiteetti on 2100 J/(kg ºС); alumiinin ominaislämpökapasiteetti kiinteässä tilassa on 920 J / (kg - ° C) ja nestemäisessä tilassa - 1080 J / (kg - ° C).
Huomaa, että veden ominaislämpökapasiteetti on erittäin korkea. Siksi merien ja valtamerten vesi, joka lämpenee kesällä, imeytyy ilmasta suuri määrä lämpöä. Tästä johtuen paikoissa, jotka sijaitsevat suurten vesistöjen lähellä, kesä ei ole yhtä kuuma kuin paikoissa, jotka sijaitsevat kaukana vedestä.
Kehon lämmittämiseen tarvittavan tai siitä jäähtyessään vapautuvan lämpömäärän laskeminen.
Edellisen perusteella on selvää, että kehon lämmittämiseen tarvittava lämmön määrä riippuu ainetyypistä, josta keho koostuu (eli sen ominaislämpökapasiteetista) ja kehon massasta. On myös selvää, että lämmön määrä riippuu siitä, kuinka monta astetta aiomme nostaa kehon lämpötilaa.
Joten, jotta voit määrittää kehon lämmittämiseen tarvittavan tai sen jäähdytyksen aikana vapauttaman lämmön määrän, sinun on kerrottava kehon ominaislämpö sen massalla ja sen lopullisen ja alkulämpötilan erolla:
K= cm (t 2 - t 1),
missä K- lämmön määrä, c- ominaislämpökapasiteetti, m- kehomassa, t1-alkulämpötila, t2- loppulämpötila.
Kun keho kuumenee t2> t1 ja siten K >0 . Kun vartalo on jäähtynyt t 2 ja< t1 ja siten K< 0 .
Jos tiedetään koko kehon lämpökapasiteetti Kanssa, K määräytyy kaavalla: Q \u003d C (t 2 - t1).
22) Sulaminen: määritelmä, sulamis- tai jähmettymislämpömäärän laskeminen, sulamisen ominaislämpö, t 0 (Q) -käyrä.
Termodynamiikka
Luku molekyylifysiikka, joka tutkii energian siirtymistä, joidenkin energiatyyppien muuntumismalleja toisiksi. Toisin kuin molekyylikineettinen teoria, termodynamiikka ei ota huomioon aineiden ja mikroparametrien sisäistä rakennetta.
Termodynaaminen järjestelmä
Tämä on kokoelma kappaleita, jotka vaihtavat energiaa (työn tai lämmön muodossa) keskenään tai keskenään ympäristöön. Esimerkiksi teekannussa oleva vesi jäähtyy, veden lämmönvaihto teekannun kanssa ja teekannun lämmönvaihto ympäristön kanssa tapahtuu. Sylinteri, jossa on kaasua männän alla: mäntä tekee työtä, jonka seurauksena kaasu saa energiaa ja sen makroparametrit muuttuvat.
Lämmön määrä
Tämä on energiaa, jonka järjestelmä vastaanottaa tai antaa lämmönvaihtoprosessissa. Merkitään symbolilla Q, mitattuna, kuten mikä tahansa energia, jouleina.
Erilaisten lämmönsiirtoprosessien seurauksena siirtyvä energia määräytyy omalla tavallaan.
Lämmitys ja jäähdytys
Tälle prosessille on ominaista järjestelmän lämpötilan muutos. Lämmön määrä määritetään kaavalla
Aineen ominaislämpökapasiteetti mitataan lämmittämiseen tarvittavalla lämpömäärällä massayksiköitä tästä aineesta 1k. Kuumentaaksesi 1 kg lasia tai 1 kg vettä, eri määrä energiaa. Ominaislämpökapasiteetti on tunnettu arvo, joka on jo laskettu kaikille aineille, katso arvo fysikaalisista taulukoista.
Aineen C lämpökapasiteetti- tämä on lämpömäärä, joka tarvitaan kehon lämmittämiseen ottamatta huomioon sen massaa 1K:lla.
Sulaminen ja kiteytyminen
Sulaminen on aineen siirtymistä kiinteästä tilasta nestemäiseen. Käänteistä siirtymää kutsutaan kiteytykseksi.
Aineen kidehilan tuhoamiseen käytetty energia määräytyy kaavan mukaan
Ominaissulamislämpö on tunnettu arvo jokaiselle aineelle, katso arvo fysikaalisista taulukoista.
Höyrystys (haihdutus tai kiehuminen) ja kondensaatio
Höyrystyminen on aineen siirtymistä nestemäisestä (kiinteästä) tilasta kaasumaiseen tilaan. Käänteistä prosessia kutsutaan kondensaatioksi.
Höyrystymisominaislämpö on tunnettu arvo jokaiselle aineelle, katso arvo fysikaalisista taulukoista.
Palaminen
Aineen palaessa vapautuvan lämmön määrä
Ominaispalamislämpö on tunnettu arvo jokaiselle aineelle, katso arvo fysikaalisista taulukoista.
Suljetulle ja adiabaattisesti eristetylle kappalejärjestelmälle lämpötasapainon yhtälö täyttyy. Kaikkien lämmönvaihtoon osallistuvien kappaleiden antamien ja vastaanottamien lämpömäärien algebrallinen summa on nolla:
Q1 +Q2 +...+Q n = 0
23) Nesteiden rakenne. pintakerros. Pintajännitysvoima: esimerkkejä ilmentymisestä, laskennasta, pintajännityskertoimesta.
Ajoittain mikä tahansa molekyyli voi siirtyä viereiseen vapaaseen paikkaan. Tällaisia hyppyjä nesteissä tapahtuu melko usein; siksi molekyylit eivät ole sidottu tiettyihin keskuksiin, kuten kiteissä, ja ne voivat liikkua koko nesteen tilavuuden läpi. Tämä selittää nesteiden juoksevuuden. Lähietäisyydeltä olevien molekyylien välisen voimakkaan vuorovaikutuksen ansiosta ne voivat muodostaa paikallisia (epävakaita) järjestettyjä ryhmiä, jotka sisältävät useita molekyylejä. Tätä ilmiötä kutsutaan lyhyen kantaman tilaus(Kuva 3.5.1).
Kerrointa β kutsutaan lämpötilakerroin volyymin laajennus . Tämä kerroin nesteille on kymmenen kertaa suurempi kuin kiinteille aineille. Vedelle, esimerkiksi lämpötilassa 20 °C, β ≈ 2 10 - 4 K - 1, teräkselle β st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, kvartsilasille β kv ≈ 9 10 - 6 K - yksi .
Veden lämpölaajenemisella on mielenkiintoinen ja tärkeä poikkeama elämälle maapallolla. Alle 4 °C:n lämpötiloissa vesi laajenee lämpötilan laskeessa (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.
Kun vesi jäätyy, se laajenee, joten jää jää kellumaan jäätyvän vesistön pinnalla. Jään alla jäätyvän veden lämpötila on 0°C. Tiheämmissä vesikerroksissa lähellä säiliön pohjaa lämpötila on noin 4 °C. Tämän ansiosta jäätyvien altaiden vedessä voi olla elämää.
Suurin osa mielenkiintoinen ominaisuus nesteitä on läsnäolo vapaa pinta . Neste, toisin kuin kaasut, ei täytä koko astian tilavuutta, johon se kaadetaan. Nesteen ja kaasun (tai höyryn) välille muodostuu rajapinta, joka sijaitsee erityisolosuhteet Muuhun nestemassaan verrattuna on otettava huomioon, että äärimmäisen alhaisesta kokoonpuristuvuudesta johtuen tiheämmin pakattu pintakerros ei johda havaittavaan muutokseen nesteen tilavuudessa. Jos molekyyli siirtyy pinnalta nesteeseen, molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimat tekevät positiivista työtä. Päinvastoin, jotta voidaan vetää tietty määrä molekyylejä nesteen syvyydestä pintaan (eli lisätä nesteen pinta-alaa), ulkoisten voimien on tehtävä positiivinen työ Δ A ulkoinen, verrannollinen muutokseen Δ S pinta-ala:
Mekaniikasta tiedetään, että järjestelmän tasapainotilat vastaavat sen potentiaalienergian minimiarvoa. Tästä seuraa, että nesteen vapaa pinta pyrkii pienentämään pinta-alaansa. Tästä syystä vapaa nestepisara saa pallomaisen muodon. Neste käyttäytyy ikään kuin voimat vaikuttaisivat tangentiaalisesti sen pintaan vähentäen (supistaen) tätä pintaa. Näitä voimia kutsutaan pintajännitysvoimat .
Pintajännitysvoimien läsnäolo saa nesteen pinnan näyttämään elastiselta venytetyltä kalvolta sillä ainoalla erolla, että kalvon elastiset voimat riippuvat sen pinta-alasta (eli kalvon muodonmuutoksesta) ja pintajännitysvoimista. älä ole riippuvainen nesteen pinta-alalla.
Jotkut nesteet, kuten saippuavesi, pystyvät muodostamaan ohuita kalvoja. Kaikilla tunnetuilla saippuakupilla on oikea pallomainen muoto - tämä ilmentää myös pintajännitysvoimien toimintaa. Jos saippualiuokseen lasketaan lankakehys, jonka toinen puoli on liikkuva, peittyy se kokonaisuudessaan nestekalvolla (kuva 3.5.3).
Pintajännitysvoimat pyrkivät lyhentämään kalvon pintaa. Kehyksen liikkuvan puolen tasapainottamiseksi sinun on kiinnitettävä siihen ulkoinen voima Jos poikkipalkki liikkuu voiman vaikutuksesta Δ x, sitten työ Δ A ext = F ext Δ x = Δ Ep = σΔ S, missä ∆ S = 2LΔ x on saippuakalvon kummankin puolen pinta-alan lisäys. Koska voimien ja modulit ovat samat, voimme kirjoittaa:
|
Siten pintajännityskerroin σ voidaan määritellä seuraavasti pintajännitysvoiman moduuli, joka vaikuttaa pintaa rajoittavan viivan pituusyksikköä kohti.
Pintajännitysvoimien vaikutuksesta nestepisaroissa ja sisällä saippuakuplia ylipainetta esiintyy Δ p. Jos leikataan henkisesti pallomainen säteen pisara R kahdeksi puolikkaaksi, niin jokaisen on oltava tasapainossa pintajännitysvoimien vaikutuksesta, jotka kohdistuvat leikkauksen rajaan, jonka pituus on 2π R ja alueelle π vaikuttavat ylipainevoimat R 2 osaa (kuva 3.5.4). Tasapainoehto kirjoitetaan muodossa
Jos nämä voimat ovat suurempia kuin itse nesteen molekyylien väliset vuorovaikutusvoimat, nesteen molekyylit märkää pinta- kiinteä runko. Tässä tapauksessa neste lähestyy kiinteän aineen pintaa joidenkin alla terävä kulmaθ, ominaisuus tietylle neste-kiintoaineparille. Kulmaa θ kutsutaan kosketuskulma . Jos nestemolekyylien väliset vuorovaikutusvoimat ylittävät niiden vuorovaikutuksen voimat kiinteiden molekyylien kanssa, kosketuskulma θ osoittautuu tylpäksi (kuva 3.5.5). Tässä tapauksessa nesteen sanotaan olevan ei kastele kiinteän kappaleen pinta. klo täydellinen kostutusθ = 0, at täydellinen kastelematonθ = 180°.
kapillaari-ilmiöitä kutsutaan nesteen nousuksi tai laskuksi halkaisijaltaan pienissä putkissa - kapillaarit. Kostuttavat nesteet nousevat kapillaarien läpi, kostumattomat nesteet laskeutuvat.
Kuvassa 3.5.6 esittää tietyn säteen omaavaa kapillaariputkea r lasketaan alapäästä kostutusnesteeksi, jonka tiheys on ρ. Kapillaarin yläpää on avoin. Nesteen nousu kapillaarissa jatkuu, kunnes kapillaarissa olevaan nestepatsaan vaikuttava painovoima on absoluuttisesti yhtä suuri kuin tuloksena oleva painovoima. F n pintajännitysvoimat, jotka vaikuttavat nesteen ja kapillaarin pinnan kosketusrajalla: F t = F n, missä F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π r cos θ.
Tämä tarkoittaa:
Täydellisen kastelemattomuuden yhteydessä θ = 180°, cos θ = –1 ja siksi h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.
Vesi kastelee puhtaan lasipinnan lähes kokonaan. Toisaalta elohopea ei kastele lasin pintaa kokonaan. Siksi lasikapillaarin elohopean taso laskee astian tason alapuolelle.
24) Höyrystys: määritelmä, tyypit (haihdutus, kiehuminen), höyrystymis- ja kondensaatiolämpömäärän laskeminen, höyrystymislämpö.
Haihtuminen ja kondensaatio. Haihtumisilmiön selitys aineen molekyylirakenteeseen liittyvien käsitysten perusteella. Höyrystyksen ominaislämpö. Hänen yksikkönsä.
Ilmiötä nesteen muuttumisesta höyryksi kutsutaan höyrystymistä.
Haihtuminen - avoimelta pinnalta tapahtuva höyrystymisprosessi.
Nesteessä olevat molekyylit liikkuvat mukana eri nopeudet. Jos jokin molekyyli on nesteen pinnalla, se voi voittaa viereisten molekyylien vetovoiman ja lentää ulos nesteestä. Karkaavat molekyylit muodostavat höyryä. Jäljellä olevien nestemolekyylien nopeudet muuttuvat törmäyksessä. Tässä tapauksessa jotkut molekyylit saavuttavat riittävän nopeuden lentääkseen ulos nesteestä. Tämä prosessi jatkuu, joten nesteet haihtuvat hitaasti.
*Haihtumisnopeus riippuu nesteen tyypistä. Ne nesteet haihtuvat nopeammin, jolloin molekyylit vetäytyvät pienemmällä voimalla.
* Haihtumista voi tapahtua missä tahansa lämpötilassa. Mutta klo korkeita lämpötiloja haihtuminen on nopeampaa .
*Haihtumisnopeus riippuu sen pinta-alasta.
* Tuulen (ilmavirran) myötä haihtuminen tapahtuu nopeammin.
Haihtumisen aikana sisäinen energia vähenee, koska. nesteen haihtuessa nopeita molekyylejä poistuu, joten keskinopeus muut molekyylit vähenevät. Tämä tarkoittaa, että jos ulkopuolelta ei tule energiaa, nesteen lämpötila laskee.
Ilmiötä höyryn muuttumisesta nesteeksi kutsutaan tiivistyminen.
Siihen liittyy energian vapautuminen.
Höyryn tiivistyminen selittää pilvien muodostumisen. Maan yläpuolelle kohoava vesihöyry muodostaa ylempiin kylmiin ilmakerroksiin pilviä, jotka koostuvat pienistä vesipisaroista.
Höyrystyksen ominaislämpö - fyysinen. määrä, joka ilmaisee, kuinka paljon lämpöä tarvitaan 1 kg:n nesteen muuttamiseksi höyryksi lämpötilaa muuttamatta.
Oud. höyrystymislämpö merkitty kirjaimella L ja mitataan J / kg
Oud. veden höyrystymislämpö: L=2,3×10 6 J/kg, alkoholi L=0,9×10 6
Lämpömäärä, joka tarvitaan nesteen muuttamiseen höyryksi: Q = Lm
Jotta voimme oppia laskemaan kehon lämmittämiseen tarvittavan lämmön määrän, määritämme ensin, mistä määristä se riippuu.
Edellisestä kappaleesta tiedämme jo, että tämä lämpömäärä riippuu aineesta, josta keho koostuu (eli sen ominaislämpökapasiteetista):
Q riippuu c:stä.
Mutta siinä ei vielä kaikki.
Jos haluamme lämmittää veden kattilassa niin, että se tulee vain lämpimäksi, emme lämmitä sitä pitkään. Ja jotta vesi kuumenee, lämmitämme sitä pidempään. Mutta mitä kauemmin vedenkeitin on kosketuksissa lämmittimeen, sitä enemmän lämpöä se saa siitä. Siksi mitä enemmän kehon lämpötila muuttuu lämmityksen aikana, sitä enemmän lämpöä siihen on siirrettävä.
Olkoon kappaleen alkulämpötila yhtä suuri kuin t aloituslämpötila ja lopullinen lämpötila - t lopullinen. Sitten kehon lämpötilan muutos ilmaistaan erona
Δt = t loppu - t alku,
ja lämmön määrä riippuu tästä arvosta:
Q riippuu Δt:stä.
Lopuksi kaikki tietävät, että esimerkiksi 2 kg:n veden lämmittäminen vie enemmän aikaa (ja siten enemmän lämpöä) kuin 1 kg:n vettä lämmittäminen. Tämä tarkoittaa, että kehon lämmittämiseen tarvittava lämmön määrä riippuu kehon massasta:
Q riippuu m:stä.
Joten lämpömäärän laskemiseksi sinun on tiedettävä sen aineen ominaislämpökapasiteetti, josta keho on valmistettu, tämän kappaleen massa ja ero sen lopullisen ja alkulämpötilan välillä.
Olkoon esimerkiksi tarpeen määrittää, kuinka paljon lämpöä tarvitaan 5 kg painavan rautaosan lämmittämiseen edellyttäen, että sen alkulämpötila on 20 °C ja loppulämpötila 620 °C.
Taulukosta 8 saamme selville, että raudan ominaislämpökapasiteetti on c = 460 J/(kg*°C). Tämä tarkoittaa, että 1 kg rautaa kuumennetaan 1 °C:lla 460 J.
5 kg raudan lämmittämiseen 1 °C:lla tarvitaan 5 kertaa enemmän lämpöä, eli 460 J * 5 \u003d 2300 J.
Raudan lämmittämiseen ei 1 °C, vaan Δt = 600 °C, tarvitaan vielä 600 kertaa enemmän lämpöä, eli 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Täsmälleen sama (moduuli) lämpöä vapautuu ja kun tämä rauta jäähdytetään 620 °C:sta 20 °C:seen.
Niin, saadaksesi selville kehon lämmittämiseen tarvittavan tai sen jäähdytyksen aikana vapautuvan lämmön määrän, sinun on kerrottava kehon ominaislämpö sen massalla sekä sen loppu- ja alkulämpötilan erolla:
Kun kehoa kuumennetaan, tcon > tini ja siten Q > 0. Kun kehoa jäähdytetään, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.
1. Anna esimerkkejä siitä, että kehon kuumennettaessa vastaanottama lämmön määrä riippuu sen massan ja lämpötilan muutoksista. 2. Millä kaavalla lasketaan kehon lämmittämiseen tarvittava tai siitä jäähtyessään vapautuva lämpömäärä?
Käsite lämmön määrästä syntyi modernin fysiikan kehityksen alkuvaiheessa, kun siitä ei ollut selkeitä käsityksiä. sisäinen rakenne aineesta, siitä mitä energia on, mitä energiamuotoja luonnossa on ja energiasta aineen liikkeen ja muuntumisen muotona.
Lämmön määrällä tarkoitetaan fyysistä määrää, joka vastaa materiaalikappaleeseen lämmönvaihtoprosessissa siirtyvää energiaa.
Lämmön määrän vanhentunut yksikkö on kalori, joka on 4,2 J, nykyään tätä yksikköä ei käytännössä käytetä, ja joule on tullut tilalle.
Aluksi oletettiin, että lämpöenergian kantaja on jokin täysin painoton väliaine, jolla on nesteen ominaisuudet. Lukuisia lämmönsiirron fyysisiä ongelmia on ratkaistu ja ratkaistaan edelleen tämän lähtökohdan perusteella. Hypoteettisen kaloriarvon olemassaolo otettiin perustaksi monille oleellisesti oikeille rakenteille. Uskottiin, että kaloreita vapautuu ja imeytyy kuumenemisen ja jäähdytyksen, sulamisen ja kiteytymisen ilmiöissä. Oikeat yhtälöt lämmönsiirtoprosesseille saatiin vääristä fysikaalisista käsitteistä. On tunnettu laki, jonka mukaan lämmön määrä on suoraan verrannollinen lämmönvaihdossa mukana olevan kehon massaan ja lämpötilagradienttiin:
Missä Q on lämmön määrä, m on kappaleen massa ja kerroin kanssa- ominaislämpökapasiteetiksi kutsuttu määrä. Ominaislämpökapasiteetti on prosessiin osallistuvan aineen ominaisuus.
Työskentele termodynamiikassa
Lämpöprosessien seurauksena voidaan suorittaa puhtaasti mekaanista työtä. Esimerkiksi kuumennettaessa kaasu lisää tilavuuttaan. Otetaan tilanne kuten alla olevassa kuvassa:
Tässä tapauksessa mekaaninen työ on yhtä suuri kuin kaasun mäntään kohdistuva painevoima kerrottuna männän paineen alaisena kulkemalla reitillä. Tämä on tietysti yksinkertaisin tapaus. Mutta jopa siinä voidaan havaita yksi vaikeus: painevoima riippuu kaasun tilavuudesta, mikä tarkoittaa, että emme ole tekemisissä vakioilla, vaan muuttujia. Koska kaikki kolme muuttujaa: paine, lämpötila ja tilavuus liittyvät toisiinsa, työn laskemisesta tulee paljon monimutkaisempaa. On olemassa joitain ihanteellisia, äärettömän hitaita prosesseja: isobaarisia, isotermisiä, adiabaattisia ja isokorisia - joille tällaiset laskelmat voidaan suorittaa suhteellisen yksinkertaisesti. Paineen ja tilavuuden käyrä piirretään, ja työ lasketaan muodon integraalina.