Formula siltuma daudzumam, kad ķermenis ir atdzesēts. Kā aprēķināt siltuma daudzumu, termisko efektu un veidošanās siltumu

SILUMMAIŅA.

1.Siltuma pārnese.

Siltuma apmaiņa vai siltuma pārnese ir process, kurā viena ķermeņa iekšējā enerģija tiek pārnesta uz otru, neveicot darbu.

Ir trīs siltuma pārneses veidi.

1) Siltumvadītspēja ir siltuma apmaiņa starp ķermeņiem, kas atrodas tiešā saskarē.

2) Konvekcija ir siltuma pārnese, kurā siltumu pārnes gāzes vai šķidruma plūsmas.

3) Radiācija ir siltuma pārnese ar elektromagnētiskā starojuma palīdzību.

2. Siltuma daudzums.

Siltuma daudzums ir ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņu mērs siltuma apmaiņas laikā. Apzīmēts ar burtu J.

Siltuma daudzuma mērvienība = 1 J.

Siltuma daudzumu, ko ķermenis saņem no cita ķermeņa siltuma pārneses rezultātā, var iztērēt temperatūras paaugstināšanai (molekulu kinētiskās enerģijas palielināšanai) vai agregācijas stāvokļa maiņai (palielināšanai). potenciālā enerģija).

3. Vielas īpatnējā siltumietilpība.

Pieredze rāda, ka siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai uzsildītu ķermeni ar masu m no temperatūras T 1 līdz temperatūrai T 2, ir proporcionāls ķermeņa masai m un temperatūras starpībai (T 2 - T 1), t.i.

J = cm(T 2 - T 1 ) = armΔ T,

ar sauc par apsildāmā ķermeņa vielas īpatnējo siltumietilpību.

Īpašs karstums vielas daudzums ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas jāpiešķir 1 kg vielas, lai to uzsildītu par 1 K.

Īpatnējās siltumietilpības mērvienība =.

Dažādu vielu siltumietilpības vērtības var atrast fizikālajās tabulās.

Tieši tikpat daudz siltuma Q izdalīsies, kad ķermeni atdzesēs ΔT.

4.Īpašs karstums iztvaikošana.

Pieredze rāda, ka šķidruma pārvēršanai tvaikos nepieciešamais siltuma daudzums ir proporcionāls šķidruma masai, t.i.

J = lm,

kur ir proporcionalitātes koeficients L sauc par īpatnējo iztvaikošanas siltumu.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai 1 kg šķidruma viršanas temperatūrā pārvērstu tvaikā.

Īpatnējā iztvaikošanas siltuma mērvienība.

Apgrieztā procesā, tvaika kondensācijā, siltums izdalās tādā pašā daudzumā, kāds tika iztērēts iztvaicēšanai.

5. Īpatnējais saplūšanas siltums.

Pieredze rāda, ka siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai cietu vielu pārvērstu šķidrumā, ir proporcionāls ķermeņa masai, t.i.

J = λ m,

kur proporcionalitātes koeficientu λ sauc par īpatnējo saplūšanas siltumu.

Īpatnējais saplūšanas siltums ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai 1 kg smags ciets ķermenis kušanas temperatūrā pārvērstu šķidrumā.

Īpatnējā saplūšanas siltuma mērvienība.

Apgrieztā procesā, šķidruma kristalizācijā, siltums izdalās tādā pašā daudzumā, kāds tika iztērēts kausēšanai.

6. Īpatnējais sadegšanas siltums.

Pieredze liecina, ka kurināmā pilnīgas sadegšanas laikā izdalītais siltuma daudzums ir proporcionāls degvielas masai, t.i.

J = qm,

Kur proporcionalitātes koeficientu q sauc par īpatnējo sadegšanas siltumu.

Īpatnējais sadegšanas siltums ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas izdalās, pilnībā sadegot 1 kg degvielas.

Īpatnējā sadegšanas siltuma mērvienība.

7. Vienādojums siltuma bilance.

Siltuma apmaiņā ir iesaistīti divi vai vairāki ķermeņi. Daži ķermeņi izdala siltumu, bet citi to saņem. Siltuma pārnese notiek, līdz ķermeņu temperatūra kļūst vienāda. Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu izdalītā siltuma daudzums ir vienāds ar saņemto siltuma daudzumu. Pamatojoties uz to, tiek uzrakstīts siltuma bilances vienādojums.

Apsveriet piemēru.

Ķermeņa masas m 1 , kura siltumietilpība ir c 1 , ir temperatūra T 1 , un ķermeņa masas m 2 , kuras siltumietilpība ir c 2 , temperatūra T 2 . Turklāt T 1 ir lielāks par T 2. Šie ķermeņi nonāk saskarē. Pieredze rāda, ka auksts ķermenis (m 2) sāk uzkarst, bet karsts ķermenis (m 1) sāk atdzist. Tas liecina, ka daļa no karsta ķermeņa iekšējās enerģijas tiek pārnesta uz aukstu, un temperatūra izlīdzinās. Apzīmēsim galīgo kopējo temperatūru ar θ.

Siltuma daudzums, kas pārnests no karsta ķermeņa uz aukstu

J nodots. = c 1 m 1 (T 1 – θ )

Siltuma daudzums, ko auksts ķermenis saņem no karsta

J saņemts. = c 2 m 2 (θ – T 2 )

Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu J nodots. = J saņemts., t.i.

c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )

Atvērsim iekavas un izteiksim kopējās līdzsvara stāvokļa temperatūras vērtību θ.

Temperatūras vērtība θ šajā gadījumā tiks iegūta kelvinos.

Tomēr, tā kā izteicienos Q pagājis. un Q tiek saņemts. ja ir atšķirība starp divām temperatūrām un tā ir vienāda gan kelvinos, gan Celsija grādos, tad aprēķinu var veikt Celsija grādos. Tad

Šajā gadījumā temperatūras vērtība θ tiks iegūta pēc Celsija grādiem.

Temperatūras izlīdzināšanos siltuma vadītspējas rezultātā var izskaidrot, pamatojoties uz molekulārās kinētikas teoriju kā apmaiņu kinētiskā enerģija starp molekulām, saduroties termiskās haotiskās kustības procesā.

Šo piemēru var ilustrēt ar grafiku.

>>Fizika: siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai un izdalīts dzesēšanas laikā

Lai uzzinātu, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, vispirms nosakām, no kādiem daudzumiem tas ir atkarīgs.
No iepriekšējās rindkopas mēs jau zinām, ka šis siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras sastāv ķermenis (t.i., tās īpatnējās siltumietilpības):
Q ir atkarīgs no c
Bet tas vēl nav viss.

Ja vēlamies uzsildīt ūdeni tējkannā, lai tas kļūtu tikai silts, tad mēs to ilgi nesildīsim. Un, lai ūdens kļūtu karsts, mēs to sildīsim ilgāk. Bet jo ilgāk tējkanna saskaras ar sildītāju, jo vairāk siltuma tā saņems no tā.

Tāpēc, jo vairāk mainās ķermeņa temperatūra karsēšanas laikā, jo vairāk siltuma ir jānodod tam.

Lai ķermeņa sākotnējā temperatūra ir vienāda ar tini, bet beigu temperatūra - tfin. Tad ķermeņa temperatūras izmaiņas tiks izteiktas ar starpību:

Visbeidzot, visi to zina apkure, piemēram, 2 kg ūdens aizņem vairāk laika (un līdz ar to vairāk siltuma), nekā nepieciešams 1 kg ūdens uzsildīšanai. Tas nozīmē, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no ķermeņa masas:

Tātad, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, ir jāzina īpatnējā siltumietilpība vielai, no kuras izgatavots ķermenis, šī ķermeņa masa un atšķirība starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru.

Ļaujiet, piemēram, noteikt, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu dzelzs detaļu ar masu 5 kg, ja tās sākuma temperatūra ir 20 °C, bet beigu temperatūrai jābūt 620 °C.

No 8. tabulas redzams, ka dzelzs īpatnējā siltumietilpība ir c = 460 J/(kg°C). Tas nozīmē, ka 1 kg dzelzs uzsildīšanai par 1 °C ir nepieciešami 460 J.
Lai uzsildītu 5 kg dzelzs par 1 ° C, tas prasīs 5 reizes lielāks daudzums siltums, t.i. 460 J * 5 = 2300 J.

Lai uzsildītu dzelzi nevis par 1 °C, bet gan par A t \u003d 600 ° C, tas prasīs vēl 600 reižu vairāk siltuma, t.i., 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Tieši tāds pats (modulē) siltuma daudzums tiks atbrīvots, kad šis gludeklis atdziest no 620 līdz 20 ° C .

Tātad, lai atrastu ķermeņa sildīšanai nepieciešamo vai dzesēšanas laikā izdalītā siltuma daudzumu, ķermeņa īpatnējais siltums jāreizina ar tā masu un starpību starp galīgo un sākotnējo temperatūru:

??? 1. Sniedziet piemērus, kas parāda, ka siltuma daudzums, ko ķermenis saņem sildot, ir atkarīgs no tā masas un temperatūras izmaiņām. 2. Pēc kādas formulas ir siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai ar to izdalīts, kad dzesēšana?

S.V. Gromovs, N.A. Dzimtene, fizika 8. klase

Iesnieguši lasītāji no interneta vietnēm

Uzdevumi un atbildes no fizikas pa klasēm, fizikas tēžu lejupielāde, fizikas stundu plānošana 8. klase, viss, lai skolēns sagatavotos stundām, stundas plāns fizikā, fizikas testi tiešsaistē, mājas darbi un darbs

Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafika, tabulas, shēmas, humors, anekdotes, joki, komiksi līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem apkrāptu lapas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbības

Siltuma jauda ir siltuma daudzums, ko ķermenis absorbē, uzkarsējot par 1 grādu.

Ķermeņa siltumietilpība ir norādīta ar lielajiem burtiem Latīņu burts Ar.

Kas nosaka ķermeņa siltumietilpību? Pirmkārt, no tās masas. Skaidrs, ka, piemēram, 1 kilograma ūdens uzsildīšanai būs nepieciešams vairāk siltuma nekā 200 gramu uzsildīšanai.

Kā ar vielas veidu? Veiksim eksperimentu. Ņemsim divus identiskus traukus un, vienā no tiem ielejot 400 g ūdens, bet otrā - dārzeņu eļļa sverot 400 g, sāksim tos sildīt ar identisku degļu palīdzību. Vērojot termometru rādījumus, redzēsim, ka eļļa ātri uzsilst. Lai uzsildītu ūdeni un eļļu līdz vienādai temperatūrai, ūdens jāsilda ilgāk. Bet jo ilgāk mēs karsējam ūdeni, jo vairāk siltuma tas saņem no degļa.

Tādējādi, lai uzsildītu vienu un to pašu dažādu vielu masu līdz vienai temperatūrai, ir nepieciešams dažāda summa siltumu. Siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai un līdz ar to arī tā siltumietilpība, ir atkarīgs no vielas veida, no kuras šis ķermenis sastāv.

Tā, piemēram, lai paaugstinātu ūdens, kura masa ir 1 kg, temperatūru par 1 ° C, ir nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar 4200 J, un, lai uzsildītu tādu pašu saulespuķu eļļas masu par 1 ° C, nepieciešams siltums, kas vienāds ar 1700 J.

Tiek saukts fizikālais lielums, kas parāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu 1 kg vielas par 1 ºС īpašs karstums šī viela.

Katrai vielai ir sava īpatnējā siltumietilpība, ko apzīmē ar latīņu burtu c un mēra džoulos uz kilogramu grādu (J / (kg ° C)).

Vienas un tās pašas vielas īpatnējā siltumietilpība dažādos agregātu stāvokļos (cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī) ir atšķirīga. Piemēram, ūdens īpatnējā siltumietilpība ir 4200 J/(kg ºС), bet ledus īpatnējā siltumietilpība ir 2100 J/(kg ºС); alumīnija cietā stāvoklī īpatnējā siltumietilpība ir 920 J / (kg - ° C), bet šķidrā stāvoklī - 1080 J / (kg - ° C).

Ņemiet vērā, ka ūdenim ir ļoti augsta īpatnējā siltuma jauda. Tāpēc ūdens jūrās un okeānos, vasarā uzsilstot, uzsūcas no gaisa liels skaits karstums. Sakarā ar to vietās, kas atrodas pie lielām ūdenstilpēm, vasara nav tik karsta kā vietās, kas atrodas tālu no ūdens.

Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā.

No iepriekš minētā ir skaidrs, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras ķermenis sastāv (t.i., tās īpatnējās siltumietilpības) un no ķermeņa masas. Ir arī skaidrs, ka siltuma daudzums ir atkarīgs no tā, par cik grādiem mēs gatavojamies paaugstināt ķermeņa temperatūru.

Tātad, lai noteiktu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā, jums jāreizina ķermeņa īpatnējais siltums ar tā masu un starpību starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru:

J= cm (t 2 - t 1),

kur J- siltuma daudzums, c- īpatnējā siltuma jauda, m- ķermeņa masa, t1- sākotnējā temperatūra, t2- beigu temperatūra.

Kad ķermenis ir uzkarsēts t2> t1 un līdz ar to J >0 . Kad ķermenis ir atdzisis t 2un< t1 un līdz ar to J< 0 .

Ja ir zināma visa ķermeņa siltumietilpība Ar, J nosaka pēc formulas: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) Kušana: kausēšanas vai sacietēšanas siltuma daudzuma definīcija, aprēķins, īpatnējais kušanas siltums, t 0 (Q) grafiks.

Termodinamika

nodaļa molekulārā fizika, kas pēta enerģijas pārnesi, dažu enerģijas veidu transformācijas modeļus citos. Atšķirībā no molekulāri kinētiskās teorijas, termodinamikā netiek ņemta vērā vielu iekšējā struktūra un mikroparametri.

Termodinamiskā sistēma

Tas ir ķermeņu kopums, kas apmainās ar enerģiju (darba vai siltuma veidā) savā starpā vai ar vide. Piemēram, ūdens tējkannā atdziest, notiek ūdens siltuma apmaiņa ar tējkannu un tējkannas ar apkārtējo vidi. Cilindrs ar gāzi zem virzuļa: virzulis veic darbu, kā rezultātā gāze saņem enerģiju un mainās tās makro parametri.

Siltuma daudzums

Tas ir enerģiju, ko sistēma saņem vai dod siltuma apmaiņas procesā. Apzīmē ar simbolu Q, mēra, tāpat kā jebkuru enerģiju, džoulos.

Dažādu siltuma pārneses procesu rezultātā enerģija, kas tiek pārnesta, tiek noteikta savā veidā.

Apkure un dzesēšana

Šo procesu raksturo sistēmas temperatūras izmaiņas. Siltuma daudzumu nosaka pēc formulas

Vielas īpatnējā siltumietilpība ar mēra pēc siltuma daudzuma, kas nepieciešams uzsildīšanai masas vienībasšīs vielas par 1 tūkst. Lai uzsildītu 1 kg glāzes vai 1 kg ūdens, atšķirīgs daudzums enerģiju. Īpatnējā siltumietilpība ir zināma vērtība, kas jau ir aprēķināta visām vielām, skatīt vērtību fiziskajās tabulās.

Vielas C siltumietilpība- tas ir siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai, neņemot vērā tā masu par 1K.

Kušana un kristalizācija

Kušana ir vielas pāreja no cietas uz šķidru stāvokli. Apgriezto pāreju sauc par kristalizāciju.

Enerģiju, kas tiek tērēta vielas kristāliskā režģa iznīcināšanai, nosaka pēc formulas

Īpatnējais kausēšanas siltums ir zināma vērtība katrai vielai, skatīt vērtību fiziskajās tabulās.

Iztvaicēšana (iztvaicēšana vai vārīšana) un kondensācija

Iztvaikošana ir vielas pāreja no šķidra (cieta) stāvokļa uz gāzveida stāvokli. Apgriezto procesu sauc par kondensāciju.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums ir zināma vērtība katrai vielai, skatīt vērtību fizikālajās tabulās.

Degšana

Siltuma daudzums, kas izdalās, vielai sadedzinot

Īpatnējais sadegšanas siltums ir zināma vērtība katrai vielai, skatīt vērtību fizikālajās tabulās.

Slēgtai un adiabātiski izolētai ķermeņu sistēmai siltuma bilances vienādojums ir izpildīts. Visu siltuma apmaiņā iesaistīto ķermeņu doto un saņemto siltuma daudzumu algebriskā summa ir vienāda ar nulli:

Q 1 +Q 2 +...+Q n =0

23) Šķidrumu struktūra. virsmas slānis. Virsmas spraiguma spēks: izpausmes piemēri, aprēķins, virsmas spraiguma koeficients.

Ik pa laikam jebkura molekula var pāriet uz blakus esošo vakanci. Šādi lēcieni šķidrumos notiek diezgan bieži; tāpēc molekulas nav piesaistītas noteiktiem centriem, kā kristālos, un var pārvietoties pa visu šķidruma tilpumu. Tas izskaidro šķidrumu plūstamību. Pateicoties spēcīgai mijiedarbībai starp cieši izvietotām molekulām, tās var veidot lokālas (nestabilas) sakārtotas grupas, kas satur vairākas molekulas. Šo fenomenu sauc īstermiņa pasūtījums(3.5.1. att.).

Koeficientu β sauc temperatūras koeficients apjoma paplašināšana . Šis koeficients šķidrumiem ir desmit reizes lielāks nekā cietām vielām. Ūdenim, piemēram, 20 ° C temperatūrā, β in ≈ 2 10 - 4 K - 1, tēraudam β st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, kvarca stiklam β kv ≈ 9 10 - 6 K - viens .

Ūdens termiskajai izplešanāsi ir interesanta un svarīga anomālija dzīvībai uz Zemes. Temperatūrā zem 4 °C ūdens izplešas, temperatūrai pazeminoties (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Kad ūdens sasalst, tas izplešas, tāpēc ledus paliek peldošs uz sasalstošās ūdenstilpes virsmas. Ūdens sasalšanas temperatūra zem ledus ir 0°C. Blīvākos ūdens slāņos netālu no rezervuāra dibena temperatūra ir aptuveni 4 °C. Pateicoties tam, sasalšanas ūdenskrātuvju ūdenī var pastāvēt dzīvība.

Lielākā daļa interesanta iezīmešķidrumi ir klātbūtne brīva virsma . Šķidrums, atšķirībā no gāzēm, neaizpilda visu trauka tilpumu, kurā tas tiek ielejams. Saskarne veidojas starp šķidrumu un gāzi (vai tvaiku), kas atrodas iekšā īpaši nosacījumi salīdzinot ar pārējo šķidrās masas daļu.Jāņem vērā, ka ārkārtīgi zemās saspiežamības dēļ blīvāk iesaiņota virsmas slāņa klātbūtne neizraisa nekādas jūtamas šķidruma tilpuma izmaiņas. Ja molekula pārvietojas no virsmas šķidrumā, starpmolekulārās mijiedarbības spēki veiks pozitīvu darbu. Gluži pretēji, lai izvilktu noteiktu skaitu molekulu no šķidruma dziļuma uz virsmu (t.i., palielinātu šķidruma virsmas laukumu), ārējiem spēkiem ir jāveic pozitīvs darbs Δ Aārēja, proporcionāla izmaiņām Δ S virsmas laukums:

No mehānikas ir zināms, ka sistēmas līdzsvara stāvokļi atbilst tās potenciālās enerģijas minimālajai vērtībai. No tā izriet, ka šķidruma brīvajai virsmai ir tendence samazināt savu laukumu. Šī iemesla dēļ brīvs šķidruma piliens iegūst sfērisku formu. Šķidrums uzvedas tā, it kā spēki iedarbotos uz tā virsmu tangenciāli, samazinot (savelkot) šo virsmu. Šos spēkus sauc virsmas spraiguma spēki .

Virsmas spraiguma spēku klātbūtne liek šķidruma virsmai izskatīties kā elastīgai izstieptai plēvei, ar vienīgo atšķirību, ka elastīgie spēki plēvē ir atkarīgi no tās virsmas laukuma (t.i., no tā, kā plēve tiek deformēta) un virsmas spraiguma spēkiem. nav atkarīgi uz šķidruma virsmas.

Dažiem šķidrumiem, piemēram, ziepjūdenim, ir iespēja veidot plānas kārtiņas. Visiem labi zināmajiem ziepju burbuļiem ir pareiza sfēriska forma - tas arī izpaužas virsmas spraiguma spēku darbībā. Ja ziepju šķīdumā ir nolaists stiepļu rāmis, kura viena no malām ir kustīga, tad tas viss tiks pārklāts ar šķidruma plēvi (3.5.3. att.).

Virsmas spraiguma spēki mēdz saīsināt plēves virsmu. Lai līdzsvarotu rāmja kustīgo pusi, jums tas jāpiestiprina ārējais spēks Ja spēka iedarbībā šķērsstienis kustas Δ x, tad darbs Δ A ext = F ext Δ x = Δ Ep = σΔ S, kur ∆ S = 2LΔ x ir ziepju plēves abu pušu virsmas laukuma pieaugums. Tā kā spēku un moduļi ir vienādi, mēs varam rakstīt:

Tādējādi virsmas spraiguma koeficientu σ var definēt kā virsmas spraiguma spēka modulis, kas iedarbojas uz virsmu ierobežojošās līnijas garuma vienību.

Sakarā ar virsmas spraiguma spēku darbību šķidruma pilienos un iekšpusē ziepju burbuļi rodas pārspiediens Δ lpp. Ja mēs garīgi sagriežam sfērisku rādiusa pilienu R divās daļās, tad katrai no tām jābūt līdzsvarā virsmas spraiguma spēku iedarbībā, kas pielikti griezuma robežai ar garumu 2π R un pārspiediena spēki, kas iedarbojas uz laukumu π R 2 sekcijas (3.5.4. att.). Līdzsvara nosacījums ir uzrakstīts kā

Ja šie spēki ir lielāki par mijiedarbības spēkiem starp paša šķidruma molekulām, tad šķidruma slapji virsmas ciets ķermenis. Šajā gadījumā šķidrums tuvojas cietās vielas virsmai zem dažiem akūts leņķisθ, raksturīgs noteiktam šķidruma un cietas vielas pārim. Leņķi θ sauc saskares leņķis . Ja mijiedarbības spēki starp šķidrām molekulām pārsniedz to mijiedarbības spēkus ar cietām molekulām, tad saskares leņķis θ izrādās neass (3.5.5. att.). Šajā gadījumā tiek teikts, ka šķidrums neslapina cieta ķermeņa virsma. Plkst pilnīga mitrināšanaθ = 0, pie pilnīga nesamitrināšanāsθ = 180°.

kapilārās parādības ko sauc par šķidruma pieaugumu vai kritumu maza diametra caurulēs, kapilāri. Mitrinošie šķidrumi paceļas pa kapilāriem, nemircinošie šķidrumi nolaižas.

Uz att. 3.5.6 parāda noteikta rādiusa kapilāro cauruli r apakšējo galu nolaiž mitrināšanas šķidrumā ar blīvumu ρ. Kapilāra augšējais gals ir atvērts. Šķidruma kāpums kapilārā turpinās, līdz gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz šķidruma kolonnu kapilārā, pēc absolūtās vērtības kļūst vienāds ar iegūto. F n virsmas spraiguma spēki, kas darbojas gar šķidruma saskares robežu ar kapilāra virsmu: F t = F n, kur F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π r cos θ.

Tas nozīmē:

Ar pilnīgu nesamitrināšanu θ = 180°, cos θ = –1 un tāpēc h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Ūdens gandrīz pilnībā saslapina tīro stikla virsmu. Un otrādi, dzīvsudrabs pilnībā nesamitrina stikla virsmu. Tāpēc dzīvsudraba līmenis stikla kapilārā nokrītas zem līmeņa traukā.

24) Iztvaikošana: definīcija, veidi (iztvaikošana, viršana), iztvaikošanas un kondensācijas siltuma daudzuma aprēķins, īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Iztvaikošana un kondensācija. Iztvaikošanas fenomena skaidrojums, balstoties uz priekšstatiem par vielas molekulāro struktūru. Īpatnējais iztvaikošanas siltums. Viņas vienības.

Tiek saukta parādība, ka šķidrums pārvēršas tvaikos iztvaikošana.

Iztvaikošana - iztvaikošanas process, kas notiek no atvērtas virsmas.

Molekulas šķidrumā pārvietojas ar dažādi ātrumi. Ja kāda molekula atrodas uz šķidruma virsmas, tā var pārvarēt blakus esošo molekulu pievilcību un izlidot no šķidruma. Izplūstošās molekulas veido tvaikus. Atlikušo šķidruma molekulu ātrums sadursmes laikā mainās. Šajā gadījumā dažas molekulas iegūst ātrumu, kas ir pietiekams, lai izlidotu no šķidruma. Šis process turpinās, tāpēc šķidrumi lēnām iztvaiko.

*Iztvaikošanas ātrums ir atkarīgs no šķidruma veida. Tie šķidrumi iztvaiko ātrāk, kuros molekulas tiek piesaistītas ar mazāku spēku.

*Iztvaikošana var notikt jebkurā temperatūrā. Bet plkst augsta temperatūra iztvaikošana notiek ātrāk .

*Iztvaikošanas ātrums ir atkarīgs no tā virsmas laukuma.

*Ar vēju (gaisa plūsmu) iztvaikošana notiek ātrāk.

Iztvaikošanas laikā iekšējā enerģija samazinās, jo. kad šķidrums iztvaiko, ātri izplūst molekulas, tāpēc Vidējais ātrums citas molekulas samazinās. Tas nozīmē, ka, ja nav enerģijas pieplūduma no ārpuses, tad šķidruma temperatūra samazinās.

Tiek saukts fenomens, kad tvaiki pārvēršas šķidrumā kondensāts. To pavada enerģijas atbrīvošanās.

Tvaika kondensācija izskaidro mākoņu veidošanos. Ūdens tvaiki, kas paceļas virs zemes, veido mākoņus augšējos aukstajos gaisa slāņos, kas sastāv no sīkām ūdens lāsēm.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums - fiziska. daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai šķidrums ar masu 1 kg pārvērstos tvaikos, nemainot temperatūru.

Oud. iztvaikošanas siltums apzīmē ar burtu L un mēra J / kg

Oud. ūdens iztvaikošanas siltums: L=2,3×10 6 J/kg, spirts L=0,9×10 6

Siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai šķidrumu pārvērstu tvaikā: Q = Lm

Lai uzzinātu, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, vispirms nosakām, no kādiem daudzumiem tas ir atkarīgs.

No iepriekšējās rindkopas mēs jau zinām, ka šis siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras sastāv ķermenis (t.i., tā īpatnējās siltumietilpības):

Q ir atkarīgs no c .

Bet tas vēl nav viss.

Ja vēlamies uzsildīt ūdeni tējkannā, lai tas kļūtu tikai silts, tad mēs to ilgi nesildīsim. Un, lai ūdens kļūtu karsts, mēs to sildīsim ilgāk. Bet jo ilgāk tējkanna saskaras ar sildītāju, jo vairāk siltuma tā saņems no tā. Tāpēc, jo vairāk mainās ķermeņa temperatūra karsēšanas laikā, jo vairāk siltuma ir jānodod tam.

Lai ķermeņa sākotnējā temperatūra ir vienāda ar t sākotnējo, un gala temperatūra - t galīgā. Tad ķermeņa temperatūras izmaiņas tiks izteiktas ar starpību

Δt = t beigas - t sākums,

un siltuma daudzums būs atkarīgs no šīs vērtības:

Q ir atkarīgs no Δt.

Visbeidzot, visi zina, ka, piemēram, 2 kg ūdens uzsildīšana aizņem vairāk laika (un līdz ar to vairāk siltuma) nekā 1 kg ūdens uzsildīšana. Tas nozīmē, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no ķermeņa masas:

Q ir atkarīgs no m.

Tātad, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, ir jāzina īpatnējā siltumietilpība vielai, no kuras izgatavots ķermenis, šī ķermeņa masa un atšķirība starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru.

Ļaujiet, piemēram, noteikt, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu dzelzs detaļu ar masu 5 kg, ja tās sākuma temperatūra ir 20 °C, bet beigu temperatūrai jābūt 620 °C.

No 8. tabulas redzams, ka dzelzs īpatnējā siltumietilpība ir c = 460 J/(kg*°C). Tas nozīmē, ka 1 kg dzelzs uzsildīšanai par 1 °C ir nepieciešami 460 J.

Lai uzsildītu 5 kg dzelzs par 1 ° C, būs nepieciešams 5 reizes vairāk siltuma, t.i., 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Lai uzsildītu dzelzi nevis par 1 °C, bet par Δt = 600 °C, būs nepieciešams vēl 600 reižu vairāk siltuma, t.i., 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Izdalīsies tieši tāds pats (modulo) siltuma daudzums un kad šis dzelzi atdzesē no 620 līdz 20 °C.

Tātad, lai atrastu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā, jums jāreizina ķermeņa īpatnējais siltums ar tā masu un ar starpību starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru:

Kad ķermenis tiek uzkarsēts, tcon > tini un līdz ar to Q > 0. Kad ķermenis ir atdzisis, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Sniedziet piemērus, kas parāda, ka siltuma daudzums, ko ķermenis saņem sildot, ir atkarīgs no tā masas un temperatūras izmaiņām. 2. Ar kādu formulu aprēķina siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai atdzišanas laikā tas izdalās?

Siltuma daudzuma jēdziens veidojās mūsdienu fizikas attīstības sākumposmā, kad vēl nebija skaidru priekšstatu par iekšējā struktūra matērija, par to, kas ir enerģija, par to, kādi enerģijas veidi pastāv dabā un par enerģiju kā matērijas kustības un transformācijas veidu.

Siltuma daudzums tiek saprasts kā fizikāls lielums, kas līdzvērtīgs enerģijai, kas tiek nodota materiālajam ķermenim siltuma apmaiņas procesā.

Novecojusi siltuma daudzuma mērvienība ir kalorija, kas vienāda ar 4,2 J, šodien šī vienība praktiski netiek izmantota, un tās vietā ir džouls.

Sākotnēji tika pieņemts, ka siltumenerģijas nesējs ir pilnīgi bezsvara vide, kurai ir šķidruma īpašības. Pamatojoties uz šo pieņēmumu, ir atrisinātas un joprojām tiek risinātas daudzas siltuma pārneses fiziskas problēmas. Hipotētiskā kaloritātes esamība tika ņemta par pamatu daudzām būtībā pareizām konstrukcijām. Tika uzskatīts, ka kalorijas izdalās un uzsūcas sildīšanas un dzesēšanas, kušanas un kristalizācijas parādībās. Pareizie vienādojumi siltuma pārneses procesiem tika iegūti no nepareiziem fizikāliem jēdzieniem. Ir zināms likums, saskaņā ar kuru siltuma daudzums ir tieši proporcionāls siltuma apmaiņā iesaistītā ķermeņa masai un temperatūras gradientam:

Kur Q ir siltuma daudzums, m ir ķermeņa masa un koeficients ar- daudzums, ko sauc par īpatnējo siltuma jaudu. Īpatnējā siltumietilpība ir procesā iesaistītās vielas īpašība.

Darbs termodinamikā

Termisko procesu rezultātā var veikt tīri mehāniskus darbus. Piemēram, sildot, gāze palielina tās tilpumu. Pieņemsim situāciju, kas parādīta attēlā zemāk:

Šajā gadījumā mehāniskais darbs būs vienāds ar gāzes spiediena spēku uz virzuli, kas reizināts ar ceļu, ko virzulis pārvieto zem spiediena. Protams, šis ir vienkāršākais gadījums. Bet pat tajā var pamanīt vienu grūtību: spiediena spēks būs atkarīgs no gāzes tilpuma, kas nozīmē, ka mums ir darīšana nevis ar konstantēm, bet ar mainīgie. Tā kā visi trīs mainīgie: spiediens, temperatūra un tilpums ir saistīti viens ar otru, darba aprēķins kļūst daudz sarežģītāks. Ir daži ideāli, bezgala lēni procesi: izobāriski, izotermiski, adiabātiski un izohori – kuriem šādus aprēķinus var veikt salīdzinoši vienkārši. Tiek attēlots spiediena un tilpuma grafiks, un darbs tiek aprēķināts kā formas integrālis.