Tanani sovutganda issiqlik miqdori formulasi. Issiqlik miqdori, issiqlik effekti va hosil bo'lish issiqligini qanday hisoblash mumkin

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 (ko'tarilish) sarflanishi mumkin. potentsial energiya).

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.

Maxsus issiqlik moddaning 1 K ga qizdirilishi uchun 1 kg moddaga 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.Maxsus issiqlik bug'lanish.

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 qaynash nuqtasida 1 kg suyuqlikni 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. Tenglama issiqlik balansi.

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 tenglashishi molekulyar kinetik nazariya asosida almashinuv sifatida tushuntirilishi mumkin. kinetik energiya termal xaotik harakat jarayonida to'qnashganda molekulalar o'rtasida.

Ushbu misolni grafik bilan tasvirlash mumkin.

>>Fizika: tanani isitish uchun zarur bo'lgan va sovutish paytida u tomonidan chiqariladigan issiqlik miqdorini hisoblash

Tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini qanday hisoblashni o'rganish uchun biz birinchi navbatda uning qanday miqdorlarga bog'liqligini aniqlaymiz.
Oldingi paragrafdan biz allaqachon bilamizki, bu issiqlik miqdori tananing qaysi moddadan iboratligiga bog'liq (ya'ni, uning o'ziga xos issiqlik sig'imi):
Q c ga bog'liq
Lekin bu hammasi emas.

Agar biz choynakdagi suvni faqat iliq bo'lishi uchun isitmoqchi bo'lsak, biz uni uzoq vaqt isitmaymiz. Va suv issiq bo'lishi uchun biz uni uzoqroq qizdiramiz. Ammo choynak isitgich bilan qanchalik uzoqroq aloqa qilsa, undan ko'proq issiqlik olinadi.

Shuning uchun, isitish vaqtida tananing harorati qanchalik ko'p o'zgarsa, unga ko'proq issiqlik o'tkazilishi kerak.

Tananing dastlabki harorati tini, oxirgi harorati esa tfinga teng bo'lsin. Keyin tana haroratining o'zgarishi farq bilan ifodalanadi:

Nihoyat, hamma buni biladi isitish, masalan, 2 kg suv 1 kg suvni isitish uchun sarflanganidan ko'ra ko'proq vaqt (va shuning uchun ko'proq issiqlik) oladi. Bu shuni anglatadiki, tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori tananing massasiga bog'liq:

Demak, issiqlik miqdorini hisoblash uchun siz jism yaratilgan moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imini, bu jismning massasini va uning yakuniy va dastlabki haroratlari orasidagi farqni bilishingiz kerak.

Misol uchun, 5 kg massali temir qismini isitish uchun qancha issiqlik kerakligini aniqlash kerak, agar uning dastlabki harorati 20 ° C, oxirgi harorat esa 620 ° C bo'lishi kerak.

8-jadvaldan biz temirning o'ziga xos issiqlik sig'imi c = 460 J / (kg ° C) ekanligini aniqlaymiz. Bu shuni anglatadiki, 1 kg temirni 1 ° C ga qizdirish uchun 460 J kerak bo'ladi.
5 kg temirni 1 ° C ga qizdirish uchun 5 marta kerak bo'ladi ko'proq miqdor issiqlik, ya'ni. 460 J * 5 = 2300 J.

Temirni 1 °C ga emas, balki qizdirish uchun A t \u003d 600 ° C, u yana 600 baravar ko'proq issiqlik oladi, ya'ni 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Bu temir 620 dan 20 ° C gacha soviganida aynan bir xil (modulda) issiqlik chiqariladi. .

Shunday qilib, tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida chiqaradigan issiqlik miqdorini topish uchun tananing o'ziga xos issiqligini uning massasiga va oxirgi va boshlang'ich harorati o'rtasidagi farqga ko'paytirish kerak:

??? 1. Jismning qizdirilganda qabul qiladigan issiqlik miqdori uning massasi va haroratining o'zgarishiga bog'liqligini ko'rsatadigan misollar keltiring. 2. Tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki u tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdori qanday formula bilan aytiladi sovutish?

S.V. Gromov, N.A. Vatan, fizika 8-sinf

Internet saytlaridan o'quvchilar tomonidan taqdim etilgan

Fizika fanidan sinflar bo'yicha topshiriq va javoblar, fizika konspektlarini yuklab olish, fizika darslarini rejalashtirish 8-sinf, o'quvchining darsga tayyorlanishi uchun hamma narsa, fizika fanidan dars rejasi, fizika testlari onlayn, uy va ish.

Dars mazmuni dars xulosasi qo'llab-quvvatlash ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlar, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar grafikasi, jadvallar, sxemalar hazil, latifalar, hazillar, komikslar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar, qiziquvchan varaqlar uchun chiplar darsliklar, asosiy va qo'shimcha atamalarning lug'ati Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani yangilash darsdagi innovatsiya elementlarini eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun kalendar rejasi ko'rsatmalar muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslar

Issiqlik quvvati 1 daraja qizdirilganda tananing so'rilgan issiqlik miqdori.

Tananing issiqlik sig'imi katta harflar bilan ko'rsatilgan Lotin harfi Bilan.

Tananing issiqlik sig'imi nima bilan belgilanadi? Avvalo, uning massasidan. Masalan, 1 kilogramm suvni isitish uchun 200 gramm isitishdan ko'ra ko'proq issiqlik talab qilinishi aniq.

Moddaning turi haqida nima deyish mumkin? Keling, tajriba qilaylik. Keling, ikkita bir xil idish olib, ulardan biriga 400 g suv, ikkinchisiga esa - o'simlik moyi og'irligi 400 g, biz ularni bir xil yondirgichlar yordamida isitishni boshlaymiz. Termometrlarning ko'rsatkichlarini kuzatib, biz yog'ning tez qizib ketishini ko'ramiz. Suv va moyni bir xil haroratga qizdirish uchun suvni uzoqroq isitish kerak. Ammo suvni qancha uzoq isitsak, u burnerdan shunchalik ko'p issiqlik oladi.

Shunday qilib, har xil moddalarning bir xil massasini bir xil haroratga qizdirish uchun kerak bo'ladi turli miqdor issiqlik. Jismni isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori va demak, uning issiqlik sig'imi bu jismning qaysi moddadan iboratligiga bog'liq.

Masalan, 1 kg massali suvning haroratini 1 ° C ga oshirish uchun 4200 J ga teng issiqlik miqdori talab qilinadi va bir xil massa kungaboqar yog'ini 1 ° C ga qizdirish uchun 1700 J ga teng issiqlik talab qilinadi.

1 kg moddani 1ºS ga qizdirish uchun qancha issiqlik kerakligini ko'rsatadigan fizik miqdor deyiladi. o'ziga xos issiqlik bu modda.

Har bir moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imi bor, u lotincha c harfi bilan belgilanadi va kilogramm gradus uchun joul bilan o'lchanadi (J / (kg ° C)).

Turli agregat holatlardagi (qattiq, suyuq va gazsimon) bir moddaning solishtirma issiqlik sig'imi har xil. Masalan, suvning solishtirma issiqlik sig'imi 4200 J/(kg ºS), muzning solishtirma issiqlik sig'imi 2100 J/(kg ºS); qattiq holatda alyuminiy o'ziga xos issiqlik sig'imi 920 J / (kg - ° C), suyuq holatda esa - 1080 J / (kg - ° C) ga teng.

Suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi juda yuqori ekanligini unutmang. Shuning uchun dengiz va okeanlardagi suv yozda qizib, havodan so'riladi ko'p miqdorda issiqlik. Shu sababli, katta suv havzalari yaqinida joylashgan joylarda yoz suvdan uzoq joylarda bo'lgani kabi issiq emas.

Tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida u tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdorini hisoblash.

Yuqorida aytilganlardan ko'rinib turibdiki, tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori tananing qaysi moddadan tashkil topganiga (ya'ni, uning o'ziga xos issiqlik sig'imi) va tananing massasiga bog'liq. Bundan tashqari, issiqlik miqdori tananing haroratini qancha darajaga oshirmoqchi ekanligimizga bog'liqligi aniq.

Shunday qilib, tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida chiqaradigan issiqlik miqdorini aniqlash uchun tananing solishtirma issiqligini uning massasiga va oxirgi va boshlang'ich harorati o'rtasidagi farqga ko'paytirish kerak:

Q= sm (t 2 -t 1),

qayerda Q- issiqlik miqdori, c- solishtirma issiqlik sig'imi; m- tana massasi, t1- boshlang'ich harorat; t2- yakuniy harorat.

Tana qizdirilganda t2> t1 va shuning uchun Q >0 . Tana sovutilganda t 2va< t1 va shuning uchun Q< 0 .

Agar butun tananing issiqlik sig'imi ma'lum bo'lsa Bilan, Q formula bilan aniqlanadi: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) Erish: eritish yoki qotib qolish uchun issiqlik miqdorini aniqlash, hisoblash, erishning solishtirma issiqligi, t 0 (Q) grafigi.

Termodinamika

Bob molekulyar fizika, energiyaning uzatilishini, energiyaning ayrim turlarini boshqalarga aylantirish qonuniyatlarini o'rganadi. Molekulyar-kinetik nazariyadan farqli ravishda termodinamika moddalarning ichki tuzilishi va mikroparametrlarini hisobga olmaydi.

Termodinamik tizim

Bu bir-biri bilan yoki o'zaro energiya (ish yoki issiqlik shaklida) almashinadigan jismlar to'plamidir muhit. Masalan, choynakdagi suv soviydi, suvning choynak bilan, choynakning atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi sodir bo'ladi. Piston ostidagi gazli silindr: piston ishni bajaradi, buning natijasida gaz energiya oladi va uning makro parametrlari o'zgaradi.

Issiqlik miqdori

Bu energiya, issiqlik almashinuvi jarayonida tizim tomonidan qabul qilingan yoki berilgan. Q belgisi bilan belgilanadi, har qanday energiya kabi Joul bilan o'lchanadi.

Har xil issiqlik uzatish jarayonlari natijasida uzatiladigan energiya o'ziga xos tarzda aniqlanadi.

Isitish va sovutish

Bu jarayon tizim haroratining o'zgarishi bilan tavsiflanadi. Issiqlik miqdori formula bo'yicha aniqlanadi

bilan moddaning solishtirma issiqlik sig'imi isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori bilan o'lchanadi massa birliklari bu moddaning 1K ga. 1 kg stakan yoki 1 kg suvni isitish uchun, turli miqdor energiya. Maxsus issiqlik sig'imi barcha moddalar uchun allaqachon hisoblangan ma'lum qiymatdir, fizik jadvallardagi qiymatga qarang.

C moddaning issiqlik sig'imi- bu tanani massasini 1K ga hisoblamasdan isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori.

Erish va kristallanish

Erish - bu moddaning qattiq holatdan suyuq holatga o'tishi. Teskari o'tish kristallanish deb ataladi.

Moddaning kristall panjarasini yo'q qilishga sarflangan energiya formula bo'yicha aniqlanadi

Erishishning o'ziga xos issiqligi har bir modda uchun ma'lum qiymatdir, fizik jadvallardagi qiymatga qarang.

Bug'lanish (bug'lanish yoki qaynatish) va kondensatsiya

Bug'lanish - bu moddaning suyuq (qattiq) holatdan gazsimon holatga o'tishi. Teskari jarayon kondensatsiya deb ataladi.

Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi har bir modda uchun ma'lum qiymatdir, fizik jadvallardagi qiymatga qarang.

Yonish

Moddaning yonishi natijasida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori

Yonishning o'ziga xos issiqligi har bir modda uchun ma'lum qiymatdir, fizik jadvallardagi qiymatga qarang.

Yopiq va adiabatik izolyatsiyalangan jismlar tizimi uchun issiqlik balansi tenglamasi bajariladi. Issiqlik almashinuvida ishtirok etuvchi barcha jismlar tomonidan berilgan va qabul qilingan issiqlik miqdorining algebraik yig'indisi nolga teng:

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

23) Suyuqliklarning tuzilishi. sirt qatlami. Yuzaki kuchlanish kuchi: namoyon bo'lish misollari, hisoblash, sirt taranglik koeffitsienti.

Vaqti-vaqti bilan har qanday molekula qo'shni vakansiyaga o'tishi mumkin. Suyuqlikdagi bunday sakrashlar juda tez-tez sodir bo'ladi; shuning uchun molekulalar kristallardagi kabi ma'lum markazlarga bog'lanmagan va suyuqlikning butun hajmi bo'ylab harakatlana oladi. Bu suyuqliklarning suyuqligini tushuntiradi. Bir-biriga yaqin joylashgan molekulalar orasidagi kuchli o'zaro ta'sir tufayli ular bir nechta molekulalarni o'z ichiga olgan mahalliy (beqaror) tartibli guruhlarni hosil qilishi mumkin. Bu hodisa deyiladi qisqa muddatli buyurtma(3.5.1-rasm).

b koeffitsienti deyiladi harorat koeffitsienti hajmni kengaytirish . Suyuqliklar uchun bu koeffitsient qattiq moddalarga qaraganda o'n baravar katta. Suv uchun, masalan, 20 ° C haroratda, b in ≈ 2 10 - 4 K - 1, po'lat uchun b st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, kvarts shishasi uchun b kv ≈ 9 10 - 6 K - bitta.

Suvning termal kengayishi Yerdagi hayot uchun qiziqarli va muhim anomaliyaga ega. 4 °C dan past haroratlarda suv haroratning pasayishi bilan kengayadi (b< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Suv muzlaganda, u kengayadi, shuning uchun muz muzlagan suv tanasi yuzasida suzuvchi bo'lib qoladi. Muz ostidagi muzlagan suvning harorati 0°C. Suv omborining pastki qismiga yaqin joylashgan zichroq suv qatlamlarida harorat taxminan 4 ° C ni tashkil qiladi. Buning yordamida muzlagan suv omborlari suvida hayot mavjud bo'lishi mumkin.

Ko'pchilik qiziqarli xususiyat suyuqliklarning mavjudligi erkin sirt . Suyuqlik, gazlardan farqli o'laroq, u quyilgan idishning butun hajmini to'ldirmaydi. Suyuqlik va gaz (yoki bug ') o'rtasida interfeys hosil bo'ladi maxsus shartlar suyuqlik massasining qolgan qismi bilan solishtirganda.Shuni yodda tutish kerakki, siqilishning nihoyatda pastligi tufayli, zichroq qadoqlangan sirt qatlamining mavjudligi suyuqlik hajmining sezilarli o'zgarishiga olib kelmaydi. Agar molekula sirtdan suyuqlikka o'tsa, molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari ijobiy ish qiladi. Aksincha, suyuqlikning chuqurligidan ma'lum miqdordagi molekulalarni sirtga tortish uchun (ya'ni, suyuqlikning sirt maydonini oshirish) tashqi kuchlar ijobiy ish qilishlari kerak D A tashqi, D o'zgarishiga mutanosib S sirt maydoni:

Mexanikadan ma'lumki, tizimning muvozanat holatlari uning potensial energiyasining minimal qiymatiga mos keladi. Bundan kelib chiqadiki, suyuqlikning erkin yuzasi uning maydonini kamaytirishga intiladi. Shu sababli suyuqlikning erkin tomchisi sharsimon shaklga ega bo'ladi. Suyuqlik o'zini xuddi kuchlar uning yuzasiga tangensial ta'sir etayotgandek tutadi va bu sirtni kamaytiradi (qisqartiradi). Bu kuchlar deyiladi sirt taranglik kuchlari .

Sirt taranglik kuchlarining mavjudligi suyuqlik yuzasini elastik cho'zilgan plyonkaga o'xshatadi, yagona farq shundaki, plyonkadagi elastik kuchlar uning sirt maydoniga (ya'ni, plyonka qanday deformatsiyalanganiga) va sirt taranglik kuchlariga bog'liq. qaram bo'lmang suyuqlik yuzasida.

Ba'zi suyuqliklar, masalan, sovunli suv, nozik plyonkalar hosil qilish qobiliyatiga ega. Barcha taniqli sovun pufakchalari to'g'ri sharsimon shaklga ega - bu ham sirt taranglik kuchlarining ta'sirini ko'rsatadi. Agar sovunli eritma ichiga bir tomoni harakatlanuvchi simli ramka tushirilsa, u holda uning butun qismi suyuqlik plyonkasi bilan qoplanadi (3.5.3-rasm).

Yuzaki kuchlanish kuchlari plyonka sirtini qisqartirishga moyildir. Ramkaning harakatlanuvchi tomonini muvozanatlash uchun siz unga biriktirishingiz kerak tashqi kuch Agar kuch ta'sirida to'sin D ga harakat qilsa x, keyin ish D A ext = F ext D x = Δ Ep = σΔ S, bu erda ∆ S = 2LΔ x sovun plyonkasining har ikki tomonining sirt maydonidagi o'sishdir. Kuchlarning modullari va bir xil bo'lganligi sababli, biz yozishimiz mumkin:

Shunday qilib, sirt taranglik koeffitsienti s ni quyidagicha aniqlash mumkin sirtni chegaralovchi chiziq uzunligi birligiga ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchi moduli.

Suyuqlik tomchilari va ichidagi sirt taranglik kuchlarining ta'siri tufayli sovun pufakchalari ortiqcha bosim paydo bo'ladi D p. Agar radiusning sharsimon tomchisini aqliy ravishda kesib tashlasak R ikkiga bo'linadi, keyin ularning har biri 2p uzunlikdagi kesma chegarasiga qo'llaniladigan sirt taranglik kuchlari ta'sirida muvozanatda bo'lishi kerak. R va p maydoniga ta'sir qiluvchi ortiqcha bosim kuchlari R 2 qism (3.5.4-rasm). Muvozanat sharti quyidagicha yoziladi

Agar bu kuchlar suyuqlikning o'zi molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchlaridan katta bo'lsa, u holda suyuqlik nam sirt qattiq tana. Bunda suyuqlik ba'zi ostida qattiq jismning yuzasiga yaqinlashadi o'tkir burchak th, ma'lum bir juft suyuqlik uchun xarakterli - qattiq. th burchagi deyiladi aloqa burchagi . Agar suyuqlik molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari ularning qattiq molekulalar bilan o'zaro ta'sir qilish kuchlaridan ortiq bo'lsa, u holda aloqa burchagi th o'tmas bo'lib chiqadi (3.5.5-rasm). Bunday holda, suyuqlik aytiladi namlanmaydi qattiq jismning yuzasi. Da to'liq namlash th = 0, at to'liq namlanmaslik th = 180°.

kapillyar hodisalar Kichik diametrli quvurlardagi suyuqlikning ko'tarilishi yoki tushishi deyiladi - kapillyarlar. Kapillyarlar orqali namlanadigan suyuqliklar ko'tariladi, namlanmaydigan suyuqliklar tushadi.

Shaklda. 3.5.6 ma'lum radiusli kapillyar naychani ko'rsatadi r pastki uchi bilan r zichlikdagi nam suyuqlikka tushiriladi. Kapillyarning yuqori uchi ochiq. Kapillyardagi suyuqlikning ko'tarilishi kapillyardagi suyuqlik ustuniga ta'sir etuvchi tortishish kuchi hosil bo'lgan mutlaq qiymatga teng bo'lguncha davom etadi. F n suyuqlikning kapillyar yuzasi bilan aloqa qilish chegarasi bo'ylab ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchlari: F t = F n, qaerda F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = s2p r cos th.

Bu quyidagilarni nazarda tutadi:

To'liq namlanmaslik bilan, th = 180 °, cos th = -1 va shuning uchun, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Suv toza shisha sirtini deyarli butunlay namlaydi. Aksincha, simob shisha sirtini to'liq ho'llamaydi. Shuning uchun shisha kapillyardagi simob darajasi idishdagi darajadan pastga tushadi.

24) Bug'lanish: ta'rifi, turlari (bug'lanish, qaynatish), bug'lanish va kondensatsiya uchun issiqlik miqdorini hisoblash, bug'lanishning solishtirma issiqligi.

Bug'lanish va kondensatsiya. Moddaning molekulyar tuzilishi haqidagi g`oyalar asosida bug`lanish hodisasini tushuntirish. Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi. Uning birliklari.

Suyuqlikning bug'ga aylanishi hodisasi deyiladi bug'lanish.

Bug'lanish - ochiq sirtdan bug'lanish jarayoni.

Suyuqlikdagi molekulalar bilan harakatlanadi turli tezliklar. Agar biron bir molekula suyuqlik yuzasida bo'lsa, u qo'shni molekulalarning tortishishini engib, suyuqlikdan uchib ketishi mumkin. Qochib ketgan molekulalar bug' hosil qiladi. Qolgan suyuqlik molekulalarining tezligi to'qnashganda o'zgaradi. Bunday holda, ba'zi molekulalar suyuqlikdan uchib ketish uchun etarli tezlikka ega bo'ladi. Bu jarayon davom etadi, shuning uchun suyuqliklar sekin bug'lanadi.

*Bug'lanish tezligi suyuqlik turiga bog'liq. Bu suyuqliklar tezroq bug'lanadi, bunda molekulalar kamroq kuch bilan tortiladi.

*Bug'lanish har qanday haroratda sodir bo'lishi mumkin. Lekin da yuqori haroratlar bug'lanish tezroq bo'ladi .

*Bug'lanish tezligi uning sirt maydoniga bog'liq.

*Shamol (havo oqimi) bilan bug'lanish tezroq sodir bo'ladi.

Bug'lanish jarayonida ichki energiya kamayadi, chunki. suyuqlik bug'langanda tez molekulalar chiqib ketadi, shuning uchun o'rtacha tezlik boshqa molekulalar kamayadi. Bu shuni anglatadiki, agar tashqaridan energiya oqimi bo'lmasa, suyuqlikning harorati pasayadi.

Bug'ning suyuqlikka aylanishi hodisasi deyiladi kondensatsiya. Bu energiya chiqishi bilan birga keladi.

Bug 'kondensatsiyasi bulutlarning paydo bo'lishini tushuntiradi. Er ustida ko'tarilgan suv bug'lari havoning yuqori sovuq qatlamlarida mayda suv tomchilaridan iborat bulutlarni hosil qiladi.

Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi - jismoniy. 1 kg massali suyuqlikni haroratni o'zgartirmasdan bug'ga aylantirish uchun qancha issiqlik kerakligini ko'rsatadigan miqdor.

Oud. bug'lanish issiqligi L harfi bilan belgilanadi va J / kg bilan o'lchanadi

Oud. suvning bug'lanish issiqligi: L=2,3×10 6 J/kg, spirt L=0,9×10 6

Suyuqlikni bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori: Q = Lm

Tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini qanday hisoblashni o'rganish uchun biz birinchi navbatda uning qanday miqdorlarga bog'liqligini aniqlaymiz.

Oldingi paragrafdan biz allaqachon bilamizki, bu issiqlik miqdori tananing qaysi moddadan iboratligiga bog'liq (ya'ni, uning o'ziga xos issiqlik sig'imi):

Q c ga bog'liq.

Lekin bu hammasi emas.

Agar biz choynakdagi suvni faqat iliq bo'lishi uchun isitmoqchi bo'lsak, biz uni uzoq vaqt isitmaymiz. Va suv issiq bo'lishi uchun biz uni uzoqroq qizdiramiz. Ammo choynak isitgich bilan qanchalik uzoqroq aloqa qilsa, undan ko'proq issiqlik olinadi. Shuning uchun, isitish vaqtida tananing harorati qanchalik ko'p o'zgarsa, unga ko'proq issiqlik o'tkazilishi kerak.

Tananing boshlang'ich harorati t boshlang'ichga teng bo'lsin va oxirgi harorat - t yakuniy. Keyin tana haroratining o'zgarishi farq bilan ifodalanadi

Dt = t oxiri - t boshlanishi,

va issiqlik miqdori ushbu qiymatga bog'liq bo'ladi:

Q Dt ga bog'liq.

Nihoyat, hamma biladi, masalan, 2 kg suvni isitish 1 kg suvni isitishdan ko'ra ko'proq vaqt talab qiladi (va shuning uchun ko'proq issiqlik). Bu shuni anglatadiki, tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori tananing massasiga bog'liq:

Q m ga bog'liq.

Demak, issiqlik miqdorini hisoblash uchun siz jism yaratilgan moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imini, bu jismning massasini va uning yakuniy va dastlabki haroratlari orasidagi farqni bilishingiz kerak.

Misol uchun, 5 kg massali temir qismini isitish uchun qancha issiqlik kerakligini aniqlash kerak, agar uning dastlabki harorati 20 ° C, oxirgi harorat esa 620 ° C bo'lishi kerak.

8-jadvaldan biz temirning o'ziga xos issiqlik sig'imi c = 460 J / (kg * ° C) ekanligini aniqlaymiz. Bu shuni anglatadiki, 1 kg temirni 1 ° C ga qizdirish uchun 460 J kerak bo'ladi.

5 kg temirni 1 ° C ga qizdirish uchun unga 5 baravar ko'proq issiqlik kerak bo'ladi, ya'ni 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Temirni 1 °C ga emas, balki Dt = 600 °C ga qizdirish uchun unga yana 600 marta ko'proq issiqlik kerak bo'ladi, ya'ni 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Aynan bir xil (modul) issiqlik miqdori chiqariladi va bu qachon. temir 620 dan 20 ° C gacha sovutiladi.

Shunday qilib, jismni isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorini topish uchun tananing solishtirma issiqligini uning massasiga va oxirgi va dastlabki haroratlari orasidagi farqga ko'paytirish kerak.:

Tanani qizdirganda tcon > tini va shuning uchun Q > 0. Tanani sovutganda tcon.< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Jismning qizdirilganda qabul qiladigan issiqlik miqdori uning massasi va haroratining o'zgarishiga bog'liqligini ko'rsatadigan misollar keltiring. 2. Tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida u tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdori qanday formula bilan hisoblanadi?

Issiqlik miqdori to'g'risidagi tushuncha zamonaviy fizika rivojlanishining dastlabki bosqichlarida, bu haqda aniq g'oyalar mavjud bo'lmaganda shakllangan. ichki tuzilishi materiya, energiya nima ekanligi, tabiatda energiyaning qanday shakllari mavjudligi haqida va materiyaning harakati va o'zgarishi shakli sifatida energiya haqida.

Issiqlik miqdori deganda issiqlik almashinuvi jarayonida moddiy jismga o'tkaziladigan energiyaga ekvivalent jismoniy miqdor tushuniladi.

Issiqlik miqdorining eskirgan birligi 4,2 J ga teng bo'lgan kaloriya hisoblanadi, bugungi kunda bu birlik amalda qo'llanilmaydi va joule o'z o'rnini egalladi.

Dastlab, issiqlik energiyasining tashuvchisi suyuqlikning xususiyatlariga ega bo'lgan mutlaqo vaznsiz muhit ekanligi taxmin qilingan. Issiqlik uzatishning ko'plab jismoniy muammolari shu asosga asoslanib hal qilingan va hal qilinmoqda. Gipotetik kaloriya mavjudligi ko'plab mohiyatan to'g'ri konstruktsiyalar uchun asos sifatida qabul qilindi. Kaloriya issiqlik va sovutish, erish va kristallanish hodisalarida chiqariladi va so'riladi, deb ishonilgan. Issiqlik uzatish jarayonlari uchun to'g'ri tenglamalar noto'g'ri fizik tushunchalardan olingan. Ma'lum qonun bor, unga ko'ra issiqlik miqdori issiqlik almashinuvida ishtirok etadigan tananing massasiga va harorat gradientiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:

Bu erda Q - issiqlik miqdori, m - tananing massasi va koeffitsient bilan- o'ziga xos issiqlik sig'imi deb ataladigan miqdor. Maxsus issiqlik sig'imi - bu jarayonda ishtirok etadigan moddaning xarakteristikasi.

Termodinamikada ishlash

Issiqlik jarayonlari natijasida sof mexanik ishlarni bajarish mumkin. Masalan, qizdirilganda gaz hajmini oshiradi. Quyidagi rasmdagi kabi vaziyatni olaylik:

Bunday holda, mexanik ish bosim ostida piston bosib o'tgan yo'lga ko'paytiriladigan pistondagi gaz bosimi kuchiga teng bo'ladi. Albatta, bu eng oddiy holat. Ammo unda ham bitta qiyinchilikni sezish mumkin: bosim kuchi gaz hajmiga bog'liq bo'ladi, ya'ni biz doimiylar bilan emas, balki o'zgaruvchilar. Har uch o'zgaruvchi: bosim, harorat va hajm bir-biri bilan bog'liq bo'lganligi sababli, ishni hisoblash ancha murakkablashadi. Ideal, cheksiz sekin jarayonlar mavjud: izobar, izotermik, adiabatik va izoxorik - ular uchun bunday hisoblarni nisbatan sodda bajarish mumkin. Bosimning hajmga nisbatan grafigi chiziladi va ish shaklning integrali sifatida hisoblanadi.