Bir vücut soğutulduğunda ısı miktarının formülü. Isı miktarı, termal etki ve oluşum ısısı nasıl hesaplanır

ISI DEĞİŞİMİ.

1. Isı transferi.

Isı değişimi veya ısı transferi iş yapmadan bir cismin iç enerjisinin başka bir cisme aktarılması işlemidir.

Üç tip ısı transferi vardır.

1) Termal iletkenlik doğrudan temas halindeki cisimler arasındaki ısı alışverişidir.

2) Konveksiyonısının gaz veya sıvı akışları ile aktarıldığı ısı transferidir.

3) Radyasyon elektromanyetik radyasyon yoluyla ısı transferidir.

2. Isı miktarı.

Isı miktarı, ısı değişimi sırasında bir cismin iç enerjisindeki değişimin bir ölçüsüdür. Harf ile gösterilir Q.

Isı miktarının ölçü birimi = 1 J.

Bir cismin başka bir cisimden ısı transferi sonucunda aldığı ısı miktarı, sıcaklığı arttırmak (moleküllerin kinetik enerjisini arttırmak) veya agregasyon durumunu değiştirmek (artırmak) için harcanabilir. potansiyel enerji).

3. Bir maddenin özgül ısı kapasitesi.

Deneyimler, m kütleli bir cismi T1 sıcaklığından T2 sıcaklığına ısıtmak için gereken ısı miktarının, vücut kütlesi m ve sıcaklık farkı (T 2 - T 1) ile orantılı olduğunu göstermektedir, yani.

Q = santimetre(T 2 - T 1 ) = ilemΔ T,

İle birlikteısıtılan cismin maddesinin özgül ısı kapasitesi olarak adlandırılır.

Özısı Bir maddenin 1 kg ısıtabilmesi için 1 kg cisme verilmesi gereken ısı miktarına eşittir.

Özgül ısı kapasitesi birimi =.

Çeşitli maddelerin ısı kapasitesi değerleri fiziksel tablolarda bulunabilir.

Vücut ΔT tarafından soğutulduğunda tam olarak aynı miktarda ısı Q salınacaktır.

4.Özısı buharlaşma.

Deneyimler, bir sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarının sıvının kütlesi ile orantılı olduğunu göstermektedir, yani.

Q = lm,

orantılılık katsayısı nerede L buharlaşmanın özgül ısısı denir.

Buharlaşmanın özgül ısısı, kaynama noktasında 1 kg sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarına eşittir.

Buharlaşmanın özgül ısısı için ölçü birimi.

Ters işlemde, buharın yoğunlaşması, buharlaşmaya harcanan miktarda ısı açığa çıkar.

5. Özgül füzyon ısısı.

Deneyimler, bir katıyı sıvıya dönüştürmek için gereken ısı miktarının cismin kütlesi ile orantılı olduğunu göstermektedir.

Q = λ m,

burada orantılılık katsayısı λ, özgül füzyon ısısı olarak adlandırılır.

Özgül füzyon ısısı, 1 kg ağırlığındaki katı bir cismi erime noktasında sıvı hale getirmek için gerekli olan ısı miktarına eşittir.

Özgül füzyon ısısı için ölçü birimi.

Tersine işlemde, bir sıvının kristalleşmesi, erimeye harcanan aynı miktarda ısı açığa çıkar.

6. Özgül yanma ısısı.

Deneyimler, yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarının yakıtın kütlesi ile orantılı olduğunu göstermektedir.

Q = qm,

Orantılılık faktörü q, yanmanın özgül ısısı olarak adlandırılır.

Yanmanın özgül ısısı, 1 kg yakıtın tam yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarına eşittir.

Özgül yanma ısısı için ölçü birimi.

7. denklem ısı dengesi.

Isı alışverişinde iki veya daha fazla cisim yer alır. Bazı bedenler ısı verir, bazıları ise alır. Vücutların sıcaklıkları eşitlenene kadar ısı transferi gerçekleşir. Enerjinin korunumu yasasına göre, verilen ısı miktarı alınan ısı miktarına eşittir. Bu temelde, ısı dengesi denklemi yazılır.

Bir örnek düşünün.

Isı kapasitesi c 1 olan m 1 kütleli bir cismin sıcaklığı T 1 , ısı kapasitesi c 2 olan m 2 kütleli bir cismin sıcaklığı T 2 . Ayrıca, T 1, T 2'den büyüktür. Bu bedenler temas ettirilir. Deneyimler, soğuk bir cismin (m 2) ısınmaya ve sıcak bir cismin (m 1) soğumaya başladığını göstermektedir. Bu, sıcak bir cismin iç enerjisinin bir kısmının soğuğa aktarıldığını ve sıcaklıkların eşitlendiğini gösterir. Son toplam sıcaklığı θ ile gösterelim.

Sıcak bir cisimden soğuk cisme aktarılan ısı miktarı

Q transfer edildi. = c 1 m 1 (T 1 – θ )

Soğuk cismin sıcak cisimden aldığı ısı miktarı

Q Alınan. = c 2 m 2 (θ – T 2 )

Enerjinin korunumu yasasına göre Q transfer edildi. = Q Alınan., yani

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

Parantezleri açalım ve toplam kararlı hal sıcaklığının θ değerini ifade edelim.

Bu durumda sıcaklık değeri θ kelvin cinsinden elde edilecektir.

Ancak, Q için ifadelerde geçtiğinden beri. ve Q alınır. iki sıcaklık arasında bir fark varsa ve hem kelvin hem de santigrat derece olarak aynıysa, hesaplama santigrat derece cinsinden yapılabilir. O zamanlar

Bu durumda sıcaklık değeri θ santigrat derece olarak elde edilecektir.

Termal iletimin bir sonucu olarak sıcaklıkların eşitlenmesi, moleküler kinetik teori temelinde bir değişim olarak açıklanabilir. kinetik enerji termal kaotik hareket sürecinde çarpışırken moleküller arasında.

Bu örnek bir grafikle gösterilebilir.

>>Fizik: Vücudu ısıtmak için gerekli olan ve soğuma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarının hesaplanması

Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğrenmek için önce bunun hangi miktarlara bağlı olduğunu belirleriz.
Önceki paragraftan, bu ısı miktarının cismin oluşturduğu madde türüne (yani özgül ısı kapasitesine) bağlı olduğunu zaten biliyoruz:
Q, c'ye bağlıdır
Ama hepsi bu değil.

Su ısıtıcısındaki suyu sadece ılık olacak şekilde ısıtmak istiyorsak, uzun süre ısıtmayacağız. Ve suyun ısınması için daha uzun süre ısıtacağız. Ancak su ısıtıcısı ısıtıcıyla ne kadar uzun süre temas ederse, ondan o kadar fazla ısı alacaktır.

Bu nedenle, ısıtma sırasında vücudun sıcaklığı ne kadar fazla değişirse, ona o kadar fazla ısı aktarılmalıdır.

Vücudun ilk sıcaklığı tini'ye ve son sıcaklık - tfin'e eşit olsun. Daha sonra vücut sıcaklığındaki değişiklik farkla ifade edilecektir:

Son olarak, herkes bunun için biliyor ısıtmaörneğin, 2 kg su, 1 kg suyu ısıtmaktan daha fazla zaman alır (ve dolayısıyla daha fazla ısı). Bu, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının o cismin kütlesine bağlı olduğu anlamına gelir:

Bu nedenle, ısı miktarını hesaplamak için cismin yapıldığı maddenin özgül ısı kapasitesini, bu cismin kütlesini ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkı bilmeniz gerekir.

Örneğin, ilk sıcaklığı 20 °C ve son sıcaklığı 620 °C olmak koşuluyla kütlesi 5 kg olan bir demir parçayı ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesi istensin.

Tablo 8'den, demirin özgül ısı kapasitesinin c = 460 J/(kg°C) olduğunu buluyoruz. Bu, 1 kg demiri 1 °C ısıtmak için 460 J gerektiği anlamına gelir.
5 kg demiri 1 ° C ısıtmak 5 kez alacaktır daha fazla miktarısı, yani 460 J * 5 = 2300 J.

Ütüyü 1 °C değil, A t \u003d 600 ° C, 600 kat daha fazla ısı alacaktır, yani 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Bu demir 620'den 20 ° C'ye soğuduğunda tam olarak aynı (modül olarak) ısı açığa çıkacaktır. .

Bu nedenle, vücudu ısıtmak için gerekli olan veya soğutma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını bulmak için, vücudun özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir:

??? 1. Bir cismin ısıtıldığında aldığı ısı miktarının cismin kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlı olduğunu gösteren örnekler veriniz. 2. Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya vücut tarafından salınan ısı miktarı hangi formüle göredir? soğutma?

S.V. Gromov, N.A. Anavatan, Fizik 8. Sınıf

İnternet sitelerinden okuyucular tarafından gönderildi

Fizikten sınıfa göre ödev ve cevaplar, fizik özetlerini indir, fizik derslerini planlama 8. Sınıf, öğrencinin derslere hazırlanması için her şey, fizikte ders planı, çevrimiçi fizik testleri, ödev ve çalışma

ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler grafikler, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgiyi yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yıl için takvim planı yönergeler tartışma programları Entegre Dersler

Isı kapasitesi 1 derece ısıtıldığında vücudun emdiği ısı miktarıdır.

Bir cismin ısı kapasitesi büyük harflerle gösterilir. Latince harf İTİBAREN.

Bir vücudun ısı kapasitesini ne belirler? Her şeyden önce, kütlesinden. Örneğin 1 kilogram suyu ısıtmanın 200 gram ısıtmaktan daha fazla ısı gerektireceği açıktır.

Peki ya maddenin türü? Hadi bir deney yapalım. İki özdeş kap alalım ve birine 400 gr su dökelim ve diğerine - sebze yağı 400 g ağırlığında, onları aynı brülörlerin yardımıyla ısıtmaya başlayacağız. Termometrelerin okumalarını gözlemleyerek yağın hızla ısındığını göreceğiz. Suyu ve yağı aynı sıcaklığa ısıtmak için suyun daha uzun süre ısıtılması gerekir. Ancak suyu ne kadar uzun süre ısıtırsak, brülörden o kadar fazla ısı alır.

Bu nedenle, aynı kütledeki farklı maddelerin aynı sıcaklığa ısıtılması için, farklı miktar sıcaklık. Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı ve dolayısıyla ısı kapasitesi, bu cismin oluşturulduğu maddenin türüne bağlıdır.

Bu nedenle, örneğin, 1 kg kütleli suyun sıcaklığını 1 ° C artırmak için 4200 J'ye eşit bir ısı miktarı ve aynı kütle ayçiçek yağını 1 ° C ısıtmak için, bir miktar ısı gereklidir. 1700 J'ye eşit ısı gereklidir.

1 kg cismi 1 ºº ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini gösteren fiziksel niceliğe denir. özısı bu madde.

Her maddenin, Latin harfi c ile gösterilen ve kilogram-derece başına joule (J / (kg ° C)) olarak ölçülen kendi özgül ısı kapasitesi vardır.

Aynı maddenin farklı agrega hallerinde (katı, sıvı ve gaz) özgül ısı kapasitesi farklıdır. Örneğin, suyun özgül ısı kapasitesi 4200 J/(kg ºС) ve buzun özgül ısı kapasitesi 2100 J/(kg ºС); katı halde alüminyum 920 J / (kg - ° C) ve sıvı halde - 1080 J / (kg - ° C) özgül ısı kapasitesine sahiptir.

Suyun çok yüksek bir özgül ısı kapasitesine sahip olduğunu unutmayın. Bu nedenle denizlerde ve okyanuslarda yazın ısınan su, havadan emer. çok sayıda sıcaklık. Bu nedenle, büyük su kütlelerinin yakınında bulunan yerlerde yaz, sudan uzak yerler kadar sıcak değildir.

Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya soğuma sırasında vücut tarafından salınan ısı miktarının hesaplanması.

Yukarıdakilerden, cismi ısıtmak için gerekli ısı miktarının cismin meydana geldiği maddenin tipine (yani özgül ısı kapasitesi) ve cismin kütlesine bağlı olduğu açıktır. Ayrıca, ısı miktarının vücut sıcaklığını kaç derece artıracağımıza bağlı olduğu da açıktır.

Bu nedenle, vücudu ısıtmak için gereken veya soğutma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını belirlemek için, vücudun özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir:

Q= santimetre (t 2 -t 1),

nerede Q- ısı miktarı, c- özgül ısı kapasitesi, m- vücut kütlesi, t1- ilk sıcaklık, t2- son sıcaklık.

Vücut ısıtıldığında t2> t1 ve dolayısıyla Q >0 . Vücut soğuduğunda t 2ve< t1 ve dolayısıyla Q< 0 .

Tüm vücudun ısı kapasitesi biliniyorsa İTİBAREN, Q formülle belirlenir: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) Erime: tanımı, erime veya katılaşma için ısı miktarının hesaplanması, özgül erime ısısı, t 0 (Q) grafiği.

Termodinamik

Bölüm moleküler fizik enerji transferini, bazı enerji türlerinin diğerlerine dönüşüm modellerini inceleyen . Moleküler-kinetik teoriden farklı olarak termodinamik, maddelerin ve mikro parametrelerin iç yapısını dikkate almaz.

termodinamik sistem

Bu, birbirleriyle veya birbirleriyle enerji (iş veya ısı şeklinde) alışverişinde bulunan bir cisimler topluluğudur. çevre. Örneğin çaydanlıktaki su soğur, suyun çaydanlıkla, çaydanlığın ortamla ısı alışverişi gerçekleşir. Pistonun altında gaz bulunan silindir: piston, gazın enerji aldığı ve makro parametrelerinin değiştiği bir iş yapar.

ısı miktarı

BT enerji, ısı değişimi sürecinde sistem tarafından alınan veya verilen. Herhangi bir enerji gibi Joule cinsinden ölçülen Q sembolü ile gösterilir.

Çeşitli ısı transfer süreçleri sonucunda aktarılan enerji kendi yöntemiyle belirlenir.

Isıtmak ve soğutmak

Bu süreç, sistemin sıcaklığındaki bir değişiklik ile karakterize edilir. Isı miktarı formülle belirlenir.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesiısınmak için gereken ısı miktarı ile ölçülür kütle birimleri bu maddenin 1K. 1 kg cam veya 1 kg su ısıtmak için, farklı miktar enerji. Özgül ısı kapasitesi, tüm maddeler için önceden hesaplanmış bilinen bir değerdir, fiziksel tablolardaki değere bakın.

C maddesinin ısı kapasitesi- bu, kütlesini 1K dikkate almadan vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarıdır.

Erime ve kristalleşme

Erime, bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesidir. Ters geçişe kristalizasyon denir.

Bir maddenin kristal kafesinin yok edilmesi için harcanan enerji, formül ile belirlenir.

Spesifik füzyon ısısı, her madde için bilinen bir değerdir, fiziksel tablolardaki değere bakın.

Buharlaşma (buharlaşma veya kaynama) ve yoğunlaşma

Buharlaşma, bir maddenin sıvı (katı) halden gaz haline geçmesidir. Tersine işleme yoğuşma denir.

Buharlaşmanın özgül ısısı her madde için bilinen bir değerdir, fiziksel tablolardaki değere bakınız.

Yanma

Bir madde yandığında açığa çıkan ısı miktarı

Yanmanın özgül ısısı her madde için bilinen bir değerdir, fiziksel tablolardaki değere bakınız.

Kapalı ve adyabatik olarak yalıtılmış bir cisim sistemi için, ısı dengesi denklemi sağlanır. Isı alışverişine katılan tüm cisimler tarafından verilen ve alınan ısı miktarlarının cebirsel toplamı sıfıra eşittir:

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

23) Sıvıların yapısı. yüzey katmanı. Yüzey gerilimi kuvveti: tezahür örnekleri, hesaplama, yüzey gerilimi katsayısı.

Zaman zaman, herhangi bir molekül bitişik bir boşluğa hareket edebilir. Sıvılarda bu tür sıçramalar oldukça sık meydana gelir; bu nedenle moleküller kristallerde olduğu gibi belirli merkezlere bağlı değildir ve sıvının tüm hacmi boyunca hareket edebilir. Bu, sıvıların akışkanlığını açıklar. Yakın aralıklı moleküller arasındaki güçlü etkileşim nedeniyle, birkaç molekül içeren yerel (kararsız) sıralı gruplar oluşturabilirler. Bu fenomene denir kısa menzilli sipariş(Şekil 3.5.1).

β katsayısı denir sıcaklık katsayısı hacim genişletme . Sıvılar için bu katsayı, katılardan on kat daha fazladır. Su için, örneğin, 20 ° C sıcaklıkta, β içinde ≈ 2 10 - 4 K - 1, çelik için β st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, kuvars cam için β kv ≈ 9 10 - 6 K - bir .

Suyun termal genleşmesi, Dünya'daki yaşam için ilginç ve önemli bir anomaliye sahiptir. 4 °C'nin altındaki sıcaklıklarda su, azalan sıcaklıkla genleşir (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Su donduğunda genleşir, böylece buz, donan su kütlesinin yüzeyinde yüzer halde kalır. Buz altında donan suyun sıcaklığı 0°C'dir. Rezervuarın dibine yakın daha yoğun su katmanlarında sıcaklık yaklaşık 4 °C'dir. Bu sayede donma rezervuarlarının sularında yaşam olabilir.

Çoğu ilginç özellik sıvılar varlığıdır Serbest yüzey . Sıvı, gazların aksine, içine döküldüğü kabın tüm hacmini doldurmaz. Bir sıvı ile bir gaz (veya buhar) arasında bir ara yüzey oluşur. Özel durumlar sıvı kütlenin geri kalanıyla karşılaştırıldığında Son derece düşük sıkıştırılabilirlik nedeniyle, daha yoğun bir şekilde paketlenmiş bir yüzey tabakasının varlığının sıvının hacminde gözle görülür bir değişikliğe yol açmadığı akılda tutulmalıdır. Molekül yüzeyden sıvıya doğru hareket ederse, moleküller arası etkileşim kuvvetleri pozitif iş yapacaktır. Aksine, belirli sayıda molekülü sıvının derinliğinden yüzeye çekmek (yani sıvının yüzey alanını arttırmak) için dış kuvvetlerin pozitif bir iş yapması gerekir Δ A dış, değişimle orantılı Δ S yüzey alanı:

Bir sistemin denge durumlarının, potansiyel enerjisinin minimum değerine karşılık geldiği mekanikten bilinmektedir. Buradan sıvının serbest yüzeyinin alanını küçültme eğiliminde olduğu sonucu çıkar. Bu nedenle serbest bir sıvı damlası küresel bir şekil alır. Akışkan, sanki kuvvetler yüzeyine teğet etki ediyormuş gibi davranır ve bu yüzeyi küçültür (büzülür). Bu kuvvetler denir yüzey gerilimi kuvvetleri .

Yüzey gerilimi kuvvetlerinin varlığı, filmdeki elastik kuvvetlerin yüzey alanına (yani filmin nasıl deforme olduğuna) ve yüzey gerilimi kuvvetlerine bağlı olması farkıyla, sıvı yüzeyinin elastik gerilmiş bir film gibi görünmesini sağlar. bağımlı olma sıvının yüzey alanı üzerinde.

Sabunlu su gibi bazı sıvılar ince filmler oluşturma özelliğine sahiptir. Tüm iyi bilinen sabun köpüğü doğru küresel şekle sahiptir - bu aynı zamanda yüzey gerilimi kuvvetlerinin etkisini de gösterir. Bir tarafı hareketli olan sabunlu çözeltiye bir tel çerçeve indirilirse, tamamı bir sıvı filmi ile kaplanacaktır (Şekil 3.5.3).

Yüzey gerilimi kuvvetleri filmin yüzeyini kısaltma eğilimindedir. Çerçevenin hareketli tarafını dengelemek için ona takmanız gerekir. dış güç Bir kuvvetin etkisi altında, çapraz çubuk hareket ederse Δ x, sonra iş Δ A dahili = F dış Δ x = Δ ep = σΔ S, nerede ∆ S = 2LΔ x sabun filminin her iki tarafının yüzey alanındaki artıştır. Kuvvetlerin modülleri ve aynı olduğu için şunu yazabiliriz:

Böylece, yüzey gerilim katsayısı σ şu şekilde tanımlanabilir: yüzeyi sınırlayan çizginin birim uzunluğu başına etki eden yüzey gerilimi kuvvetinin modülü.

Sıvı damlacıklarında ve iç kısımdaki yüzey gerilimi kuvvetlerinin etkisinden dolayı sabun köpüğü aşırı basınç oluşur Δ p. Küresel bir yarıçap damlasını zihinsel olarak kesersek R iki yarıya bölünürse, her biri 2π uzunluğundaki kesimin sınırına uygulanan yüzey gerilimi kuvvetlerinin etkisi altında dengede olmalıdır. R ve π alanına etki eden aşırı basınç kuvvetleri R 2 bölüm (Şekil 3.5.4). Denge koşulu şu şekilde yazılır:

Bu kuvvetler, sıvının molekülleri arasındaki etkileşim kuvvetlerinden daha büyükse, sıvı ıslatır yüzey sağlam vücut. Bu durumda sıvı, katının yüzeyine belirli bir basınç altında yaklaşır. dar açıθ, belirli bir sıvı - katı çifti için karakteristik. θ açısı denir temas açısı . Sıvı moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri, katı moleküllerle etkileşimlerinin kuvvetlerini aşarsa, temas açısı θ geniş olur (Şekil 3.5.5). Bu durumda sıvı denir. ıslanmaz katı bir cismin yüzeyi. saat tam ıslanmaθ = 0, en tam ıslanmamaθ = 180°.

kılcal fenomen küçük çaplı tüplerde sıvının yükselmesi veya düşmesi olarak adlandırılır - kılcal damarlar. Islatıcı sıvılar kılcal damarlardan yükselir, ıslatmayan sıvılar aşağı iner.

Şek. 3.5.6, belirli bir yarıçapa sahip bir kılcal boruyu gösterir r alt uç tarafından ρ yoğunluğunda bir ıslatıcı sıvıya indirilir. Kılcal damarın üst ucu açıktır. Kılcal damardaki sıvının yükselmesi, kılcaldaki sıvı sütununa etki eden yerçekimi kuvveti nihai değere mutlak değerde eşit oluncaya kadar devam eder. F n sıvının kılcal yüzey ile temas sınırı boyunca hareket eden yüzey gerilimi kuvvetleri: F t = F n, nerede F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π rçünkü θ.

Bu şu anlama gelir:

Tam ıslanmama ile, θ = 180°, cos θ = –1 ve bu nedenle, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Su, temiz cam yüzeyi neredeyse tamamen ıslatır. Tersine, cıva cam yüzeyi tamamen ıslatmaz. Bu nedenle, cam kılcal damardaki cıva seviyesi, kaptaki seviyenin altına düşer.

24) Buharlaşma: tanımı, türleri (buharlaşma, kaynama), buharlaşma ve yoğuşma için ısı miktarının hesaplanması, buharlaşmanın özgül ısısı.

Buharlaşma ve yoğunlaşma. Maddenin moleküler yapısı hakkındaki fikirlere dayalı olarak buharlaşma olgusunun açıklanması. Özgül buharlaşma ısısı. Onun birimleri.

Sıvının buhara dönüşmesi olayına ne denir buharlaşma.

buharlaşma - açık bir yüzeyden meydana gelen buharlaşma süreci.

Bir sıvıdaki moleküller ile hareket eder farklı hızlar. Herhangi bir molekül sıvının yüzeyindeyse, komşu moleküllerin çekimini yenebilir ve sıvıdan dışarı fırlayabilir. Kaçan moleküller buhar oluşturur. Geri kalan sıvı moleküllerin hızları çarpışma ile değişir. Bu durumda, bazı moleküller sıvıdan dışarı uçmak için yeterli bir hız kazanırlar. Bu işlem devam eder, bu nedenle sıvılar yavaş yavaş buharlaşır.

*Buharlaşma hızı sıvının cinsine bağlıdır. Bu sıvılar, moleküllerin daha az kuvvetle çekildiği daha hızlı buharlaşır.

*Buharlaşma herhangi bir sıcaklıkta gerçekleşebilir. Ama şu anda yüksek sıcaklıklar buharlaşma daha hızlıdır .

*Buharlaşma hızı yüzey alanına bağlıdır.

*Rüzgar (hava akımı) ile buharlaşma daha hızlı gerçekleşir.

Çünkü buharlaşma sırasında iç enerji azalır. sıvı buharlaştığında, hızlı moleküller ayrılır, bu nedenle, ortalama sürat diğer moleküller azalır. Bu, dışarıdan enerji akışı yoksa, sıvının sıcaklığının düştüğü anlamına gelir.

Buharın sıvıya dönüşmesi olgusuna denir yoğunlaşma. Enerjinin serbest bırakılması eşlik eder.

Buhar yoğunlaşması bulutların oluşumunu açıklar. Yerin üzerinde yükselen su buharı, küçük su damlalarından oluşan üst soğuk hava katmanlarında bulutlar oluşturur.

Özgül buharlaşma ısısı - fiziksel. 1 kg kütleli bir sıvıyı sıcaklığı değiştirmeden buhara dönüştürmek için ne kadar ısı gerektiğini gösteren bir miktar.

Ud. buharlaşma ısısı L harfi ile gösterilir ve J / kg olarak ölçülür

Ud. suyun buharlaşma ısısı: L=2.3×10 6 J/kg, alkol L=0.9×10 6

Bir sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarı: Q = Lm

Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğrenmek için önce bunun hangi miktarlara bağlı olduğunu belirleriz.

Önceki paragraftan, bu ısı miktarının cismin meydana geldiği maddenin türüne (yani özgül ısı kapasitesine) bağlı olduğunu zaten biliyoruz:

Q, c'ye bağlıdır.

Ama hepsi bu değil.

Su ısıtıcısındaki suyu sadece ılık olacak şekilde ısıtmak istiyorsak, uzun süre ısıtmayacağız. Ve suyun ısınması için daha uzun süre ısıtacağız. Ancak su ısıtıcısı ısıtıcıyla ne kadar uzun süre temas ederse, ondan o kadar fazla ısı alacaktır. Bu nedenle, ısıtma sırasında vücudun sıcaklığı ne kadar fazla değişirse, ona o kadar fazla ısı aktarılmalıdır.

Vücudun ilk sıcaklığı t başlangıç ​​ve son sıcaklık - t finale eşit olsun. Daha sonra vücut sıcaklığındaki değişiklik fark ile ifade edilecektir.

Δt = t bitiş - t başlangıç,

ve ısı miktarı bu değere bağlı olacaktır:

Q, Δt'ye bağlıdır.

Son olarak, herkes bilir ki, örneğin 2 kg suyu ısıtmak, 1 kg suyu ısıtmaktan daha fazla zaman alır (ve dolayısıyla daha fazla ısı alır). Bu, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının o cismin kütlesine bağlı olduğu anlamına gelir:

Q, m'ye bağlıdır.

Bu nedenle, ısı miktarını hesaplamak için cismin yapıldığı maddenin özgül ısı kapasitesini, bu cismin kütlesini ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkı bilmeniz gerekir.

Örneğin, ilk sıcaklığı 20 °C ve son sıcaklığı 620 °C olmak koşuluyla kütlesi 5 kg olan bir demir parçayı ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesi istensin.

Tablo 8'den, demirin özgül ısı kapasitesinin c = 460 J/(kg*°C) olduğunu buluyoruz. Bu, 1 kg demiri 1 °C ısıtmak için 460 J gerektiği anlamına gelir.

5 kg demiri 1 ° C ısıtmak için 5 kat daha fazla ısı alacaktır, yani. 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Ütüyü 1 °C değil, Δt = 600 °C ısıtmak için 600 kat daha fazla ısı gerekir, yani 2300 J * 600 = 1.380.000 J. Tam olarak aynı (modulo) ısı açığa çıkar ve bu demir 620'den 20 °C'ye soğutulur.

Yani, cismi ısıtmak için gereken veya soğuma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını bulmak için cismin özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir.:

Vücut ısıtıldığında, tcon > tini ve dolayısıyla Q > 0. Vücut soğutulduğunda, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Bir cismin ısıtıldığında aldığı ısı miktarının cismin kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlı olduğunu gösteren örnekler veriniz. 2. Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya soğuma sırasında vücut tarafından salınan ısı miktarını hesaplamak için hangi formül kullanılır?

Isı miktarı kavramı, modern fiziğin gelişiminin ilk aşamalarında, hakkında net fikirlerin olmadığı zamanlarda oluşmuştur. iç yapı madde, enerjinin ne olduğu, doğada hangi enerji biçimlerinin var olduğu ve maddenin bir hareket ve dönüşüm biçimi olarak enerji hakkında.

Isı miktarı, ısı değişimi sürecinde malzeme gövdesine aktarılan enerjiye eşdeğer fiziksel bir miktar olarak anlaşılır.

Isı miktarının eski birimi kaloridir, 4,2 J'ye eşittir, bugün bu birim pratikte kullanılmamaktadır ve joule yerini almıştır.

Başlangıçta, termal enerjinin taşıyıcısının, sıvı özelliklerine sahip tamamen ağırlıksız bir ortam olduğu varsayılmıştır. Isı transferinin sayısız fiziksel problemi bu önermeye dayanarak çözülmüş ve çözülmeye devam etmektedir. Varsayımsal bir kalorinin varlığı, esasen doğru olan birçok yapının temeli olarak alındı. Kalorinin ısıtma ve soğutma, erime ve kristalleşme fenomenlerinde salındığına ve emildiğine inanılıyordu. Isı transferi süreçleri için doğru denklemler, yanlış fiziksel kavramlardan elde edilmiştir. Isı miktarının, ısı alışverişinde yer alan vücut kütlesi ve sıcaklık gradyanı ile doğru orantılı olduğu bilinen bir yasa vardır:

Q'nun ısı miktarı olduğu yerde, m cismin kütlesidir ve katsayı İle birlikte- özgül ısı kapasitesi adı verilen bir miktar. Özgül ısı kapasitesi, sürece dahil olan maddenin bir özelliğidir.

Termodinamikte çalışmak

Termal işlemlerin bir sonucu olarak, tamamen mekanik işler yapılabilir. Örneğin, bir gaz ısıtıldığında hacmini arttırır. Aşağıdaki şekildeki gibi bir durumu ele alalım:

Bu durumda mekanik iş, basınç altında pistonun kat ettiği yol ile piston üzerindeki gaz basınç kuvvetinin çarpımına eşit olacaktır. Tabii ki, bu en basit durum. Ancak içinde bile bir zorluk fark edilebilir: Basınç kuvveti gazın hacmine bağlı olacaktır, bu da sabitlerle değil, sabitlerle uğraştığımız anlamına gelir. değişkenler. Üç değişkenin tümü (basınç, sıcaklık ve hacim) birbiriyle ilişkili olduğundan, işin hesaplanması çok daha karmaşık hale gelir. Bazı ideal, sonsuz yavaş süreçler vardır: izobarik, izotermal, adyabatik ve izokorik - bunlar için bu tür hesaplamalar nispeten basit bir şekilde yapılabilir. Basınca karşı hacim grafiği çizilir ve iş, formun bir integrali olarak hesaplanır.