Isitilganda issiqlik miqdori. Issiqlik uzatishda issiqlik miqdorini, moddaning solishtirma issiqlik sig'imini hisoblash. Issiqlik balansi tenglamasi

Bir jismdan ikkinchisiga ish qilmasdan energiya o'tkazish jarayoni deyiladi issiqlik almashinuvi yoki issiqlik uzatish. Issiqlik almashinuvi mavjud jismlar o'rtasida sodir bo'ladi har xil harorat. Har xil haroratli jismlar o'rtasida aloqa o'rnatilganda, ichki energiyaning bir qismi tanadan ko'proq bilan o'tkaziladi yuqori harorat past haroratli tanaga. Issiqlik almashinuvi natijasida tanaga uzatiladigan energiya deyiladi issiqlik miqdori.

Moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imi:

Agar issiqlik uzatish jarayoni ish bilan birga bo'lmasa, u holda termodinamikaning birinchi qonuniga asoslanib, issiqlik miqdori tananing ichki energiyasining o'zgarishiga teng: .

Molekulalarning tasodifiy translatsiya harakatining o'rtacha energiyasi mutlaq haroratga proportsionaldir. Jismning ichki energiyasining o'zgarishi barcha atomlar yoki molekulalar energiyasidagi o'zgarishlarning algebraik yig'indisiga teng bo'lib, ularning soni tananing massasiga proportsionaldir, shuning uchun ichki energiyaning o'zgarishi va natijada issiqlik miqdori massa va harorat o'zgarishiga mutanosibdir:

Bu tenglamadagi mutanosiblik omili deyiladi moddaning solishtirma issiqlik sig'imi. Maxsus issiqlik sig'imi 1 kg moddani 1 K ga qizdirish uchun qancha issiqlik kerakligini ko'rsatadi.

Termodinamikada ishlash:

Mexanikada ish kuch va siljish modullari va ular orasidagi burchak kosinuslarining mahsuloti sifatida aniqlanadi. Harakatlanuvchi jismga kuch ta'sir qilganda va uning kinetik energiyasining o'zgarishiga teng bo'lganda ish bajariladi.

Termodinamikada butun jismning harakati hisobga olinmaydi, biz makroskopik jism qismlarining bir-biriga nisbatan harakati haqida gapiramiz. Natijada, tananing hajmi o'zgaradi va uning tezligi nolga teng bo'lib qoladi. Termodinamikada ish xuddi mexanikada bo'lgani kabi aniqlanadi, lekin u tananing kinetik energiyasini emas, balki uning ichki energiyasini o'zgartirishga teng.

Ish bajarilganda (siqilish yoki kengayish) gazning ichki energiyasi o'zgaradi. Buning sababi quyidagicha: gaz molekulalarining harakatlanuvchi piston bilan elastik to'qnashuvi paytida ularning kinetik energiyasi o'zgaradi.

Kengayish paytida gazning ishini hisoblaylik. Gaz pistonga kuch bilan ta'sir qiladi
, qayerda gaz bosimi, va - sirt maydoni piston. Gaz kengayganida, piston kuch yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi qisqa masofa uchun
. Agar masofa kichik bo'lsa, u holda gaz bosimini doimiy deb hisoblash mumkin. Gazning ishi:

Qayerda
- gaz hajmining o'zgarishi.

Gazni kengaytirish jarayonida u ijobiy ish qiladi, chunki kuch va joy almashish yo'nalishi mos keladi. Kengayish jarayonida gaz atrofdagi jismlarga energiya beradi.

Tashqi jismlarning gazda bajargan ishi gazning ishidan faqat belgisi bilan farq qiladi
, chunki kuch gazga ta'sir qilish kuchga qarama-qarshidir , bu bilan gaz pistonga ta'sir qiladi va mutlaq qiymatda unga teng (Nyutonning uchinchi qonuni); va harakat bir xil bo'lib qoladi. Shuning uchun ishla tashqi kuchlar teng:

.

Termodinamikaning birinchi qonuni:

Termodinamikaning birinchi qonuni issiqlik hodisalariga taalluqli energiyaning saqlanish qonunidir. Energiyani tejash qonuni: tabiatdagi energiya yo'qdan paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi: energiya miqdori o'zgarmasdir, u faqat bir shakldan ikkinchisiga o'tadi.

Termodinamikada og'irlik markazining pozitsiyasi deyarli o'zgarmaydigan jismlar ko'rib chiqiladi. Bunday jismlarning mexanik energiyasi doimiy bo'lib qoladi va faqat ichki energiya o'zgarishi mumkin.

Ichki energiya ikki yo'l bilan o'zgarishi mumkin: issiqlik uzatish va ish. Umumiy holatda ichki energiya ham issiqlik uzatish, ham ishning bajarilishi tufayli o'zgaradi. Termodinamikaning birinchi qonuni shunday umumiy holatlar uchun aniq tuzilgan:

Tizimning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishida uning ichki energiyasining o'zgarishi tashqi kuchlar ishining yig'indisiga va tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdoriga teng:

Agar tizim izolyatsiya qilingan bo'lsa, unda hech qanday ish bajarilmaydi va u atrofdagi jismlar bilan issiqlik almashmaydi. Termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra izolyatsiya qilingan tizimning ichki energiyasi o'zgarishsiz qoladi.

Sharti bilan; inobatga olgan holda
, termodinamikaning birinchi qonunini quyidagicha yozish mumkin:

Tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini o'zgartirishga va tizim tomonidan tashqi jismlarda ishlashga ketadi.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni: har ikkala tizimda yoki atrofdagi jismlarda bir vaqtning o'zida boshqa o'zgarishlar bo'lmasa, issiqlikni sovuqroq tizimdan issiqroqqa o'tkazish mumkin emas.

« Fizika - 10-sinf

Moddaning agregat transformatsiyasi qanday jarayonlarda sodir bo'ladi?
Moddaning holatini qanday o'zgartirish mumkin?

Har qanday jismning ichki energiyasini ish qilish, isitish yoki aksincha, sovutish orqali o'zgartirishingiz mumkin.
Shunday qilib, metallni zarb qilishda ish bajariladi va u isitiladi, shu bilan birga metallni yonib turgan olovda isitish mumkin.

Bundan tashqari, agar piston sobit bo'lsa (13.5-rasm), u holda qizdirilganda gaz hajmi o'zgarmaydi va hech qanday ish bajarilmaydi. Ammo gazning harorati va shuning uchun uning ichki energiyasi ortadi.

Ichki energiya oshishi va kamayishi mumkin, shuning uchun issiqlik miqdori ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin.

Bir jismdan ikkinchisiga ish qilmasdan energiya o'tkazish jarayoni deyiladi issiqlik almashinuvi.

Issiqlik uzatish jarayonida ichki energiya o'zgarishining miqdoriy o'lchovi deyiladi issiqlik miqdori.

Issiqlik uzatishning molekulyar tasviri.

Jismlar orasidagi chegarada issiqlik almashinuvi paytida sovuq jismning sekin harakatlanuvchi molekulalari issiq tananing tez harakatlanuvchi molekulalari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Natijada molekulalarning kinetik energiyalari bir tekislanadi va sovuq jism molekulalarining tezligi ortadi, issiq jismniki esa kamayadi.

Issiqlik almashinuvi jarayonida energiya bir shakldan ikkinchisiga o'tkazilmaydi, issiqroq jismning ichki energiyasining bir qismi kamroq isitiladigan jismga o'tadi.

Issiqlik va issiqlik sig'imi miqdori.

Siz allaqachon bilasizki, m massali jismni t 1 haroratdan t 2 haroratgacha qizdirish uchun unga issiqlik miqdorini o'tkazish kerak:

Q \u003d sm (t 2 - t 1) \u003d sm Dt. (13,5)

Tana soviganda, uning oxirgi harorati t 2 boshlang'ich haroratdan t 1 past bo'lib chiqadi va tanadan chiqadigan issiqlik miqdori manfiy bo'ladi.

(13.5) formuladagi c koeffitsienti deyiladi o'ziga xos issiqlik sig'imi moddalar.

Maxsus issiqlik- bu massasi 1 kg bo'lgan moddaning harorati 1 K ga o'zgarganda oladigan yoki chiqaradigan issiqlik miqdoriga son jihatdan teng qiymat.

Gazlarning solishtirma issiqlik sig'imi issiqlik uzatish jarayoniga bog'liq. Agar siz gazni doimiy bosimda qizdirsangiz, u kengayadi va ishlaydi. Gazni doimiy bosimda 1 °C ga qizdirish uchun uni o'tkazish kerak katta miqdor uni doimiy hajmda isitishdan ko'ra issiqlik, gaz faqat qizib ketganda.

Suyuqliklar va qattiq moddalar qizdirilganda biroz kengayadi. Doimiy hajm va doimiy bosimda ularning o'ziga xos issiqlik sig'imlari bir oz farq qiladi.

Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi.

Qaynatish jarayonida suyuqlikni bug'ga aylantirish uchun unga ma'lum miqdorda issiqlik o'tkazish kerak. Suyuqlik qaynayotganda uning harorati o'zgarmaydi. Doimiy haroratda suyuqlikning bug'ga aylanishi molekulalarning kinetik energiyasining oshishiga olib kelmaydi, balki ortishi bilan birga keladi. potentsial energiya ularning o'zaro ta'siri. Axir, gaz molekulalari orasidagi o'rtacha masofa suyuqlik molekulalari orasidagidan ancha katta.

1 kg suyuqlikni doimiy haroratda bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga son jihatdan teng qiymat deyiladi. o'ziga xos issiqlik bug'lanish.

Suyuqlikning bug'lanish jarayoni har qanday haroratda sodir bo'ladi, eng tez molekulalar suyuqlikni tark etadi va bug'lanish paytida u soviydi. Bug'lanishning solishtirma issiqligi bug'lanishning solishtirma issiqligiga teng.

Bu qiymat r harfi bilan belgilanadi va kilogramm uchun joulda (J / kg) ifodalanadi.

Suvning bug'lanishining o'ziga xos issiqligi juda yuqori: r H20 = 2,256 10 6 J / kg 100 ° S haroratda. Boshqa suyuqliklarda, masalan, spirt, efir, simob, kerosinda bug'lanishning solishtirma issiqligi suvnikidan 3-10 marta kam bo'ladi.

Massasi m bo'lgan suyuqlikni bug'ga aylantirish uchun quyidagiga teng issiqlik miqdori talab qilinadi:

Q p \u003d rm. (13,6)

Bug 'kondensatsiyalanganda bir xil miqdordagi issiqlik chiqariladi:

Q k \u003d -rm. (13,7)

Erishishning o'ziga xos issiqligi.

Kristalli jism erib ketganda, unga berilgan barcha issiqlik molekulalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasini oshirishga ketadi. Kinetik energiya molekulalar o'zgarmaydi, chunki erish doimiy haroratda sodir bo'ladi.

Og'irligi 1 kg bo'lgan kristall moddaning erish nuqtasida suyuqlikka aylanishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga son jihatdan teng qiymat deyiladi. o'ziga xos termoyadroviy issiqlik va l harfi bilan belgilanadi.

Massasi 1 kg bo'lgan moddaning kristallanishi jarayonida erish paytida yutilgan issiqlik miqdori to'liq bir xil miqdorda chiqariladi.

Muz erishining solishtirma issiqligi ancha yuqori: 3,34 10 5 J/kg.

“Agar muzda yuqori termoyadroviy issiqlik bo'lmaganida edi, bahorda muzning butun massasi bir necha daqiqa yoki soniyalarda erishi kerak edi, chunki issiqlik doimiy ravishda havodan muzga o'tadi. Buning oqibatlari dahshatli bo'ladi; chunki hozirgi vaziyatda ham katta muz yoki qor massalarining erishi natijasida katta toshqinlar va katta suv oqimlari paydo bo'ladi. R. Blek, 18-asr

Massasi m bo'lgan kristall jismni eritish uchun quyidagiga teng issiqlik miqdori talab qilinadi:

Qpl \u003d lm. (13,8)

Tananing kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori quyidagilarga teng:

Q cr = -lm (13,9)

Issiqlik balansi tenglamasi.

Dastlab bir nechta jismlardan tashkil topgan tizim ichidagi issiqlik almashinuvini ko'rib chiqing har xil haroratlar, masalan, idishdagi suv va suvga tushirilgan issiq temir shar o'rtasidagi issiqlik almashinuvi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, bir jism tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdori boshqa jism olgan issiqlik miqdoriga son jihatdan tengdir.

Berilgan issiqlik miqdori salbiy hisoblanadi, olingan issiqlik miqdori ijobiy hisoblanadi. Shuning uchun issiqlikning umumiy miqdori Q1 + Q2 = 0.

Agar izolyatsiya qilingan tizimda bir nechta jismlar o'rtasida issiqlik almashinuvi sodir bo'lsa, u holda

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)

(13.10) tenglama chaqiriladi issiqlik balansi tenglamasi.

Bu erda Q 1 Q 2, Q 3 - jismlar tomonidan qabul qilingan yoki berilgan issiqlik miqdori. Issiqlikning bu miqdorlari (13.5) formulalar yoki (13.6) - (13.9) formulalari bilan ifodalanadi, agar issiqlik uzatish jarayonida moddaning turli xil fazaviy o'zgarishlari (eritish, kristallanish, bug'lanish, kondensatsiya) sodir bo'lsa.

1. Ishni bajarish orqali ichki energiyaning o'zgarishi ish miqdori bilan tavsiflanadi, ya'ni. ish - ma'lum bir jarayonda ichki energiya o'zgarishining o'lchovidir. Issiqlik uzatish jarayonida tananing ichki energiyasining o'zgarishi chaqirilgan qiymat bilan tavsiflanadi issiqlik miqdori.

Issiqlik miqdori - bu ish bajarmasdan issiqlik uzatish jarayonida tananing ichki energiyasining o'zgarishi.

Issiqlik miqdori ​ \ (Q \) harfi bilan belgilanadi. Issiqlik miqdori ichki energiya o'zgarishining o'lchovi bo'lgani uchun uning birligi joul (1 J) dir.

Jism ma'lum miqdorda issiqlikni ish qilmasdan o'tkazsa, uning ichki energiyasi ortadi, agar tana ma'lum miqdorda issiqlik chiqarsa, uning ichki energiyasi kamayadi.

2. Agar siz ikkita bir xil idishga 100 g, boshqasiga 400 g suvni bir xil haroratda quyib, bir xil o'choqlarga qo'ysangiz, birinchi idishdagi suv avvalroq qaynaydi. Shunday qilib, tananing massasi qanchalik katta bo'lsa, uni isitish uchun qancha issiqlik kerak bo'ladi. Sovutish bilan ham xuddi shunday: massasi kattaroq jism sovutilganda ko'proq issiqlik chiqaradi. Bu jismlar bir xil moddadan tuzilgan va ular bir xil darajada qiziydi yoki soviydi.

​3. Agar biz hozir 100 g suvni 30 dan 60 ° C gacha qizdirsak, ya'ni. 30 °S ga, keyin esa 100 °S gacha, ya'ni. 70 ° C ga, keyin birinchi holatda ikkinchisiga qaraganda isitish uchun kamroq vaqt kerak bo'ladi va shunga mos ravishda suvni 70 ° C ga isitishdan ko'ra 30 ° C ga suvni isitish uchun kamroq issiqlik sarflanadi. Shunday qilib, issiqlik miqdori oxirgi ​\((t_2\,^\circ C) \) va dastlabki \((t_1\,^\circ C) \) haroratlar orasidagi farqga to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsionaldir: ​\(Q \sim(t_2- t_1) \) .

4. Agar hozir bir idishga 100 g suv quyilsa, boshqa shunga o'xshash idishga ozroq suv quyilsa va ichiga metall korpus qo'yilgan bo'lsa, uning massasi va suvning massasi 100 g bo'lsa va idishlar bir xilda qizdirilsa. plitkalar, keyin faqat suvni o'z ichiga olgan idishda suv va metall korpusga qaraganda pastroq haroratga ega bo'lishini ko'rish mumkin. Shuning uchun, har ikkala idishdagi tarkibning harorati bir xil bo'lishi uchun suv va metall korpusga qaraganda ko'proq issiqlik miqdori suvga o'tkazilishi kerak. Shunday qilib, tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori bu tananing qaysi moddadan yaratilganiga bog'liq.

5. Tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorining moddaning turiga bog'liqligi fizik miqdor bilan tavsiflanadi. moddaning solishtirma issiqlik sig'imi.

1 kg moddani 1 ° C (yoki 1 K) ga qizdirish uchun uni bildirishi kerak bo'lgan issiqlik miqdoriga teng bo'lgan jismoniy miqdor moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imi deb ataladi.

1 °C ga sovutilganda 1 kg moddadan bir xil miqdordagi issiqlik chiqariladi.

Maxsus issiqlik sig'imi \ (c \) harfi bilan belgilanadi. O'ziga xos issiqlik sig'imi birligi 1 J / kg ° S yoki 1 J / kg K.

Moddalarning o'ziga xos issiqlik sig'imi qiymatlari eksperimental tarzda aniqlanadi. Suyuqliklarning o'ziga xos issiqlik sig'imi metallarga qaraganda yuqori; Suv eng yuqori o'ziga xos issiqlik sig'imiga ega, oltin juda kichik o'ziga xos issiqlik sig'imiga ega.

Qo'rg'oshinning o'ziga xos issiqlik sig'imi 140 J / kg ° S ni tashkil qiladi. Bu shuni anglatadiki, 1 kg qo'rg'oshinni 1 ° C ga qizdirish uchun 140 J issiqlik miqdorini sarflash kerak. 1 kg suv 1 ° C ga soviganida ham xuddi shunday issiqlik chiqariladi.

Issiqlik miqdori tananing ichki energiyasining o'zgarishiga teng bo'lganligi sababli aytishimiz mumkinki, solishtirma issiqlik sig'imi 1 kg moddaning harorati 1 ° C ga o'zgarganda uning ichki energiyasi qancha o'zgarishini ko'rsatadi. Xususan, 1 kg qo‘rg‘oshinning ichki energiyasi 1 °C ga qizdirilganda 140 J ga ortadi, sovutilganda esa 140 J ga kamayadi.

Massali jismni ​\(m \) ​ haroratdan \((t_1\,^\circ C) \) haroratgacha \((t_2\,) qizdirish uchun zarur bo‘lgan issiqlik miqdori ^\circ C) \) , moddaning solishtirma issiqligi, tana massasi va oxirgi va dastlabki haroratlar orasidagi farq mahsulotiga teng, ya'ni.

\[ Q=sm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

Xuddi shu formula sovutilganda tananing chiqaradigan issiqlik miqdorini hisoblash uchun ishlatiladi. Faqat bu holatda oxirgi haroratni dastlabki haroratdan olib tashlash kerak, ya'ni. dan kattaroq qiymat kamroq haroratni olib tashlang.

6. Muammoni hal qilish misoli. 80 ° C haroratda 200 g suv bo'lgan stakanga 20 ° C haroratda 100 g suv quyiladi. Shundan so'ng, idishda 60 ° C harorat o'rnatildi. Sovuq suv qancha issiqlikni oladi va issiq suv chiqaradi?

Muammoni hal qilishda siz quyidagi harakatlar ketma-ketligini bajarishingiz kerak:

1. muammoning holatini qisqacha yozing;
2. miqdorlarning qiymatlarini SI ga aylantirish;
3. muammoni tahlil qilish, qaysi organlar issiqlik almashinuvida ishtirok etishini, qaysi organlar energiya berishini va qaysilarini olishini aniqlash;
4. ichida muammoni hal qiling umumiy ko'rinish;
5. hisob-kitoblarni amalga oshirish;
6. olingan javobni tahlil qilish.

1. Vazifa.

Berilgan:
\\ (m_1 \) \u003d 200 g
\(m_2 \) \u003d 100 g
​ \ (t_1 \) \u003d 80 ° S
​ \ (t_2 \) \u003d 20 ° S
​ \ (t \) \u003d 60 ° S
______________

​\(Q_1 \) ​ — ? ​\(Q_2 \) ​ — ?
​ \ (c_1 \) ​ \u003d 4200 J / kg ° S

2. SI:\\ (m_1 \) \u003d 0,2 kg; ​ \ (m_2 \) \u003d 0,1 kg.

3. Vazifalarni tahlil qilish. Muammo issiq va o'rtasidagi issiqlik almashinuvi jarayonini tavsiflaydi sovuq suv. Issiq suv​\(Q_1 \) ​ issiqlik miqdorini beradi va ​\(t_1 \) ​ haroratdan ​\(t \) haroratgacha soviydi. Sovuq suv​\(Q_2 \) ​ issiqlik miqdorini oladi va ​\(t_2 \) ​ haroratdan ​\(t \) ​ haroratgacha qiziydi.

4. Muammoni umumiy shaklda hal qilish. Chiqarilgan issiqlik miqdori issiq suv, formula bilan hisoblanadi: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .

Sovuq suv tomonidan qabul qilingan issiqlik miqdori quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Hisoblash.
​ \ (Q_1 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0,2 kg 20 ° C \u003d 16800 J
\ (Q_2 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0,1 kg 40 ° C \u003d 16800 J

6. Javobda issiq suvning issiqlik miqdori sovuq suv qabul qilgan issiqlik miqdoriga teng ekanligi aniqlandi. Bunday holda, ideallashtirilgan vaziyat ko'rib chiqildi va suv joylashgan oynani va uning atrofidagi havoni isitish uchun ma'lum miqdorda issiqlik ishlatilganligi hisobga olinmadi. Haqiqatda, issiq suv tomonidan chiqariladigan issiqlik miqdori sovuq suvning issiqlik miqdoridan kattaroqdir.

1-qism

1. Kumushning solishtirma issiqlik sig'imi 250 J/(kg °C) ni tashkil qiladi. Bu nimani anglatadi?

1) 1 kg kumushni 250 ° C da sovutganda, 1 J issiqlik miqdori chiqariladi
2) 250 kg kumushni 1 °C haroratda sovutganda, 1 J issiqlik miqdori ajralib chiqadi.
3) 250 kg kumush 1 °C ga soviganda, 1 J issiqlik miqdori yutiladi.
4) 1 kg kumush 1 °C ga soviganda, 250 J issiqlik miqdori ajralib chiqadi.

2. Ruxning o'ziga xos issiqlik sig'imi 400 J / (kg ° C). Bu shuni anglatadiki

1) 1 kg rux 400 °C ga qizdirilganda uning ichki energiyasi 1 J ga ortadi.
2) 400 kg rux 1 °C ga qizdirilganda uning ichki energiyasi 1 J ga ortadi.
3) 400 kg ruxni 1 ° C ga qizdirish uchun 1 J energiya sarflash kerak.
4) 1 kg rux 1 °C ga qizdirilganda uning ichki energiyasi 400 J ga ortadi.

3. O'tkazishda qattiq tana massa ​\(m \) ​\(Q \) ​tana harorati ​\(\Delta t^\circ \) ga oshdi. Quyidagi ifodalardan qaysi biri ushbu jismning moddasining solishtirma issiqlik sig'imini aniqlaydi?

1) ​\(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)​
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)​
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \) ​
4) \(Qm\Delta t^\circ \) ​

4. Rasmda bir xil massali ikkita jismni (1 va 2) haroratda isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori grafigi ko'rsatilgan. Ushbu jismlar hosil bo'lgan moddalarning o'ziga xos issiqlik sig'imi (​\(c_1 \) ​ va ​\(c_2 \) ) qiymatlarini solishtiring.

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3) \(c_1 4) javob jismlar massasining qiymatiga bog'liq

5. Diagrammada harorat bir xil darajaga o'zgarganda bir xil massali ikkita jismga o'tkaziladigan issiqlik miqdori qiymatlari ko'rsatilgan. Jismlar hosil bo'lgan moddalarning solishtirma issiqlik sig'imlari uchun qaysi nisbat to'g'ri?

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1=3c_2 \)
3) \(c_2=3c_1 \)
4) \(c_2=2c_1 \)

6. Rasmda qattiq jism haroratining u tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdoriga bog'liqligi grafigi ko'rsatilgan. Tana vazni 4 kg. Bu jismning moddasining solishtirma issiqlik sig'imi qanday?

1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)

7. Og'irligi 100 g bo'lgan kristall modda qizdirilganda, moddaning harorati va moddaga berilgan issiqlik miqdori o'lchanadi. O'lchov ma'lumotlari jadval shaklida taqdim etilgan. Energiya yo'qotishlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin deb hisoblab, qattiq holatdagi moddaning solishtirma issiqlik sig'imini aniqlang.

1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)

8. 192 g molibdenni 1 K ga qizdirish uchun unga 48 J issiqlik miqdorini o'tkazish kerak. Bu moddaning solishtirma issiqlik sig'imi qanday?

1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4 10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)

9. 100 g qo'rg'oshinni 27 dan 47 ° C gacha qizdirish uchun qancha issiqlik kerak?

1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ

10. G'ishtni 20 dan 85 ° C gacha isitish uchun bir xil miqdordagi issiqlik bir xil massadagi suvni 13 ° C ga isitish uchun sarflangan. G'ishtning o'ziga xos issiqlik quvvati

1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)

11. Quyidagi bayonotlar ro'yxatidan ikkita to'g'risini tanlang va ularning raqamlarini jadvalga yozing.

1) Jismning harorati ma'lum darajaga ko'tarilganda oladigan issiqlik miqdori bu jismning harorati bir xil darajaga tushganda chiqaradigan issiqlik miqdoriga teng.
2) Moddani sovutganda uning ichki energiyasi ortadi.
3) Moddaning qizdirilganda oladigan issiqlik miqdori asosan uning molekulalarining kinetik energiyasini oshirishga ketadi.
4) Moddaning qizdirilganda oladigan issiqlik miqdori asosan uning molekulalarining o'zaro ta'sirining potentsial energiyasini oshirishga ketadi.
5) Jismning ichki energiyasini faqat unga ma'lum miqdorda issiqlik berish orqali o'zgartirish mumkin

12. Jadvalda ​\(m \) ​, harorat oʻzgarishi ​\(\Delta t \) ​ va misdan yasalgan tsilindrlarni sovutish paytida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori ​\(Q \) oʻlchovlari natijalari koʻrsatilgan. alyuminiy.

Qaysi bayonotlar tajriba natijalariga mos keladi? Taqdim etilgan ro'yxatdan to'g'ri ikkitasini tanlang. Ularning raqamlarini sanab o'ting. O'tkazilgan o'lchovlarga asoslanib, sovutish paytida chiqarilgan issiqlik miqdori,

1) silindr qaysi moddadan yasalganiga bog'liq.
2) silindr qaysi moddadan yasalganiga bog'liq emas.
3) silindr massasining ortishi bilan ortadi.
4) harorat farqi ortishi bilan ortadi.
5) alyuminiyning solishtirma issiqlik sig'imi qalayning solishtirma issiqlik sig'imidan 4 marta katta.

2-qism

C1. Og'irligi 2 kg bo'lgan qattiq jism 2 kVt quvvatga ega pechga joylashtiriladi va isitiladi. Rasmda ushbu tananing harorati ​\(t \) ​ isitish vaqtiga bog'liqligi ko'rsatilgan ​\(\tau \) . Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi nima?

1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)

Javoblar

ISILIK ALMASHI.

1.Issiqlik uzatish.

Issiqlik almashinuvi yoki issiqlik uzatish ish qilmasdan bir jismning ichki energiyasini boshqasiga o'tkazish jarayonidir.

Issiqlik uzatishning uch turi mavjud.

1) Issiqlik o'tkazuvchanligi to'g'ridan-to'g'ri aloqada bo'lgan jismlar orasidagi issiqlik almashinuvi.

2) Konvektsiya gaz yoki suyuqlik oqimlari orqali issiqlik uzatiladigan issiqlik uzatishdir.

3) Radiatsiya elektromagnit nurlanish orqali issiqlik uzatishdir.

2. Issiqlik miqdori.

Issiqlik miqdori issiqlik almashinuvi paytida tananing ichki energiyasining o'zgarishining o'lchovidir. Harf bilan belgilanadi Q.

Issiqlik miqdorining o'lchov birligi = 1 J.

Issiqlik almashinuvi natijasida tananing boshqa jismdan olgan issiqlik miqdori haroratni oshirishga (molekulalarning kinetik energiyasini oshirish) yoki agregatsiya holatini o'zgartirishga (potentsial energiyani oshirish) sarflanishi mumkin.

3. Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, m massali jismni T 1 haroratdan T 2 haroratgacha qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori tana massasi m ga va harorat farqiga (T 2 - T 1), ya'ni.

Q = sm(T 2 - T 1 ) = bilanmΔ T,

bilan qizdirilgan jismning moddasining solishtirma issiqlik sig'imi deyiladi.

Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi 1 kg moddani 1 K ga qizdirish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdoriga teng.

Maxsus issiqlik sig'imi birligi =.

Turli moddalarning issiqlik sig'imi qiymatlarini fizik jadvallarda topish mumkin.

Vujudni DT bilan sovutganda aynan shuncha Q issiqlik ajralib chiqadi.

4. Bug'lanishning solishtirma issiqligi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, suyuqlikni bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori suyuqlikning massasiga proportsionaldir, ya'ni.

Q = lm,

proporsionallik koeffitsienti qayerda L bug'lanishning solishtirma issiqligi deyiladi.

Bug'lanishning solishtirma issiqligi 1 kg suyuqlikni qaynash nuqtasida bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga teng.

Bug'lanishning solishtirma issiqligining o'lchov birligi.

Teskari jarayonda bug'ning kondensatsiyasi, issiqlik bug'lanishga sarflangan miqdorda chiqariladi.

5. Erishishning solishtirma issiqligi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, qattiq jismni suyuqlikka aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori tananing massasiga proportsionaldir, ya'ni.

Q = λ m,

bu yerda proporsionallik koeffitsienti l erishning solishtirma issiqligi deyiladi.

Eritishning o'ziga xos issiqligi og'irligi 1 kg bo'lgan qattiq jismni erish nuqtasida suyuqlikka aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdoriga teng.

Erishishning solishtirma issiqligi uchun o'lchov birligi.

Suyuqlikning kristallanishiga teskari jarayonda issiqlik erishga sarflangan miqdorda chiqariladi.

6. Yonishning solishtirma issiqligi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, yoqilg'ining to'liq yonishi paytida chiqarilgan issiqlik miqdori yoqilg'ining massasiga proportsionaldir, ya'ni.

Q = qm,

Bu erda proportsionallik omili q yonishning solishtirma issiqligi deb ataladi.

O'ziga xos yonish issiqligi 1 kg yoqilg'ining to'liq yonishi paytida ajralib chiqadigan issiqlik miqdoriga teng.

Maxsus yonish issiqligining o'lchov birligi.

7. Issiqlik balansi tenglamasi.

Ikki yoki undan ortiq jismlar issiqlik almashinuvida ishtirok etadilar. Ba'zi tanalar issiqlik chiqaradi, boshqalari esa uni oladi. Issiqlik almashinuvi jismlarning harorati tenglashguncha sodir bo'ladi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, chiqarilgan issiqlik miqdori olingan miqdorga tengdir. Shu asosda issiqlik balansi tenglamasi yoziladi.

Bir misolni ko'rib chiqing.

Issiqlik sig'imi c 1 bo'lgan massasi m 1 bo'lgan jismning harorati T 1, issiqlik sig'imi c 2 bo'lgan massasi m 2 bo'lgan jismning harorati T 2 bo'ladi. Bundan tashqari, T 1 T 2 dan kattaroqdir. Bu jismlar aloqaga keltiriladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, sovuq jism (m 2) qiziy boshlaydi va issiq tana (m 1) soviy boshlaydi. Bu shuni ko'rsatadiki, issiq tananing ichki energiyasining bir qismi sovuqqa o'tadi va haroratlar tenglashadi. Yakuniy umumiy haroratni th bilan belgilaymiz.

Issiq jismdan sovuq jismga o'tkaziladigan issiqlik miqdori

Q uzatildi. = c 1 m 1 (T 1 – θ )

Sovuq tananing issiqdan olgan issiqlik miqdori

Q qabul qildi. = c 2 m 2 (θ – T 2 )

Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra Q uzatildi. = Q qabul qildi., ya'ni.

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

Qavslarni ochamiz va umumiy barqaror harorat th qiymatini ifodalaymiz.

Bu holda th harorat qiymati kelvinlarda olinadi.

Biroq, Q uchun ifodalarda beri o'tdi. va Q qabul qilinadi. agar ikkita harorat o'rtasida farq bo'lsa va u kelvinlarda ham, Selsiy graduslarida ham bir xil bo'lsa, hisobni Selsiy bo'yicha darajalarda bajarish mumkin. Keyin

Bunday holda, th harorat qiymati Selsiy gradusida olinadi.

Issiqlik o'tkazuvchanligi natijasida haroratlarning tenglashishini molekulyar kinetik nazariya asosida termal xaotik harakat jarayonida to'qnashuv paytida molekulalar o'rtasida kinetik energiya almashinuvi sifatida tushuntirish mumkin.

Ushbu misolni grafik bilan tasvirlash mumkin.

Ushbu darsda biz tanani isitish yoki u soviganida uni chiqarish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini qanday hisoblashni o'rganamiz. Buning uchun oldingi darslarda olingan bilimlarni umumlashtiramiz.

Bundan tashqari, bu formuladan qolgan miqdorlarni ifodalash va boshqa miqdorlarni bilgan holda, ularni hisoblash uchun issiqlik miqdori formulasidan qanday foydalanishni o'rganamiz. Issiqlik miqdorini hisoblash uchun yechim bilan muammoning misoli ham ko'rib chiqiladi.

Ushbu dars tana qizdirilganda yoki soviganida u tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdorini hisoblashga bag'ishlangan.

Kerakli issiqlik miqdorini hisoblash qobiliyati juda muhimdir. Bu, masalan, xonani isitish uchun suvga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdorini hisoblashda kerak bo'lishi mumkin.

Guruch. 1. Xonani isitish uchun suvga xabar berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori

Yoki turli dvigatellarda yoqilg'i yoqilganda chiqadigan issiqlik miqdorini hisoblash uchun:

Guruch. 2. Dvigatelda yoqilg'i yoqilganda ajralib chiqadigan issiqlik miqdori

Shuningdek, bu bilim, masalan, Quyosh tomonidan chiqarilgan va Yerga tushadigan issiqlik miqdorini aniqlash uchun kerak:

Guruch. 3. Quyosh tomonidan chiqarilgan va Yerga tushadigan issiqlik miqdori

Issiqlik miqdorini hisoblash uchun siz uchta narsani bilishingiz kerak (4-rasm):

• tana vazni (odatda tarozi bilan o'lchanishi mumkin);
• tanani isitish yoki sovutish kerak bo'lgan harorat farqi (odatda termometr bilan o'lchanadi);
• tananing o'ziga xos issiqlik quvvati (jadvaldan aniqlanishi mumkin).

Guruch. 4. Aniqlash uchun nimani bilishingiz kerak

Issiqlik miqdorini hisoblash formulasi quyidagicha:

Ushbu formula quyidagi miqdorlarni o'z ichiga oladi:

Joul (J) bilan o'lchanadigan issiqlik miqdori;

Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi, bilan o'lchanadi;

- harorat farqi, Selsiy gradusida o'lchanadi ().

Issiqlik miqdorini hisoblash muammosini ko'rib chiqing.

Vazifa

Massasi gramm bo'lgan mis stakanda haroratda bir litr hajmli suv mavjud. Bir stakan suvning harorati ga teng bo'lishi uchun unga qancha issiqlik o'tkazilishi kerak?

Guruch. 5. Muammoning holatini tasvirlash

Birinchidan, biz qisqa shart yozamiz ( Berilgan) va barcha miqdorlarni xalqaro tizimga (SI) aylantiring.

Qaror:

Birinchidan, bu muammoni hal qilish uchun yana qanday miqdorlar kerakligini aniqlang. Xususiy issiqlik sig'imi jadvaliga ko'ra (1-jadval) biz (misning o'ziga xos issiqlik sig'imi, chunki shart bo'yicha shisha mis bo'ladi), (suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi, chunki shishada suv borligi sharti bilan) topamiz. Bundan tashqari, issiqlik miqdorini hisoblash uchun bizga suv massasi kerakligini bilamiz. Shartga ko'ra, bizga faqat hajm beriladi. Shuning uchun biz jadvaldan suvning zichligini olamiz: (2-jadval).

Tab. 1. Ayrim moddalarning solishtirma issiqlik sig’imi,

Tab. 2. Ayrim suyuqliklarning zichligi

Endi bizda bu muammoni hal qilish uchun hamma narsa bor.

E'tibor bering, issiqlikning umumiy miqdori mis oynani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori va undagi suvni isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori yig'indisidan iborat bo'ladi:

Avval mis oynani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini hisoblaymiz:

Suvni isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini hisoblashdan oldin, biz 7-sinfdan bizga tanish bo'lgan formuladan foydalanib, suv massasini hisoblaymiz:

Endi biz hisoblashimiz mumkin:

Keyin biz hisoblashimiz mumkin:

Bu nimani anglatishini eslang: kilojoul. "Kilo" prefiksi ma'nosini anglatadi .

Javob:.

Issiqlik miqdorini (to'g'ridan-to'g'ri muammolar deb ataladigan) va ushbu kontseptsiya bilan bog'liq miqdorlarni topish masalalarini echish qulayligi uchun siz quyidagi jadvaldan foydalanishingiz mumkin.