Alınan istilik miqdarını hesablamaq üçün hansı düsturdan istifadə olunur? İstiliyin miqdarı, xüsusi istilik tutumu

Bədənin daxili enerjisi xarici qüvvələrin işi nəticəsində dəyişə bilər. İstilik ötürülməsi zamanı daxili enerjinin dəyişməsini xarakterizə etmək üçün istilik miqdarı adlanan və Q ilə işarələnən kəmiyyət daxil edilir.

IN beynəlxalq sistemİstiliyin, eləcə də işin və enerjinin vahidi jouldur: = = = 1 J.

Praktikada bəzən istilik kəmiyyətinin qeyri-sistem vahidi - kalori istifadə olunur. 1 kal. = 4.2 J.

Qeyd etmək lazımdır ki, "istiliyin miqdarı" termini təəssüf doğurur. Bu, bədənlərdə çəkisiz, çətin mayenin - kalorili olduğuna inanıldığı bir vaxtda təqdim edildi. İstilik mübadiləsi prosesi guya ondan ibarətdir ki, bir bədəndən digərinə axan kalori özü ilə müəyyən miqdarda istilik daşıyır. İndi maddənin quruluşunun molekulyar-kinetik nəzəriyyəsinin əsaslarını bilməklə başa düşürük ki, cisimlərdə kalori yoxdur, cismin daxili enerjisinin dəyişmə mexanizmi fərqlidir. Bununla belə, ənənənin gücü böyükdür və istiliyin təbiəti ilə bağlı yanlış fikirlər əsasında gətirilən bir termini işlətməyə davam edirik. Eyni zamanda, istilik ötürülməsinin təbiətini başa düşərək, bu barədə yanlış fikirləri tamamilə gözardı etməmək lazımdır. Əksinə, istilik axını ilə hipotetik bir kalorili mayenin axını, istilik miqdarı və kalori miqdarı arasında analogiya çəkərək, müəyyən sinif məsələləri həll edərkən, gedən prosesləri vizual olaraq görmək və düzgün təsəvvür etmək mümkündür. problemləri həll edin. Nəhayət, istilik daşıyıcısı kimi kalori haqqında yanlış fikirlər əsasında istilik ötürmə proseslərini təsvir edən düzgün tənliklər bir dəfə əldə edilmişdir.

İstilik mübadiləsi nəticəsində baş verə biləcək prosesləri daha ətraflı nəzərdən keçirək.

Sınaq borusuna bir az su tökün və tıxacla bağlayın. Sınaq borusunu stenddə bərkidilmiş çubuqdan asırıq və altına açıq alov qoyuruq. Sınaq borusu alovdan müəyyən miqdarda istilik alır və içindəki mayenin temperaturu yüksəlir. Temperatur artdıqca mayenin daxili enerjisi artır. İntensiv buxarlanma prosesi baş verir. Genişlənən maye buxarları tıxacın sınaq borusundan çıxarılması üçün mexaniki iş görür.

Bir arabaya quraşdırılmış mis boru parçasından hazırlanmış topun maketi ilə başqa bir təcrübə aparaq. Bir tərəfdən boru ebonit tıxac ilə möhkəm bağlanır, oradan bir pin keçirilir. Tellər, işıqlandırma şəbəkəsindən gərginliyin verilə biləcəyi terminallarla bitən pin və boruya lehimlənir. Top modeli beləliklə elektrik qazanının bir növüdür.

Topun lüləsinə bir az su tökün və borunu rezin tıxacla bağlayın. Silahı güc mənbəyinə bağlayaq. Elektrik, sudan keçərək onu qızdırır. Su qaynar, bu da sıx buxar meydana gəlməsinə səbəb olur. Su buxarının təzyiqi artır və nəhayət, tapançanı silah lüləsindən çıxarmaq işini görürlər.

Silah, geri çəkilmə səbəbindən fişin boşaldılmasına əks istiqamətdə yuvarlanır.

Hər iki təcrübəni aşağıdakı hallar birləşdirir. Mayenin qızdırılması prosesi zamanı fərqli yollar, mayenin temperaturu və müvafiq olaraq onun daxili enerjisi artmışdır. Mayenin intensiv qaynaması və buxarlanması üçün onu qızdırmağa davam etmək lazım idi.

Maye buxarları öz daxili enerjilərinə görə mexaniki işlər görürdülər.

Cismi qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarının onun kütləsindən, temperaturun dəyişməsindən və maddənin növündən asılılığını araşdırırıq. Bu asılılıqları öyrənmək üçün su və yağdan istifadə edəcəyik. (Təcrübədə temperaturu ölçmək üçün güzgü qalvanometrinə qoşulmuş termocütdən hazırlanmış elektrik termometrindən istifadə olunur. Termocütün bir qovşağı olan bir qaba endirilir. soyuq su onun temperaturunun sabit qalmasını təmin etmək. Termocütün digər qovşağı yoxlanılan mayenin temperaturunu ölçür).

Təcrübə üç seriyadan ibarətdir. Birinci seriyada xüsusi mayenin (bizim vəziyyətimizdə su) sabit kütləsi üçün onu qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarının temperaturun dəyişməsindən asılılığı öyrənilir. Mayenin qızdırıcıdan (elektrik sobasından) aldığı istilik miqdarını, onların arasında birbaşa əlaqə olduğunu fərz edərək, istilik müddəti ilə qiymətləndirəcəyik. mütənasib asılılıq. Təcrübənin nəticəsinin bu fərziyyəyə uyğun olması üçün elektrik sobasından qızdırılan gövdəyə stasionar istilik axını təmin etmək lazımdır. Bunu etmək üçün elektrik sobası əvvəlcədən işə salındı ki, təcrübənin başlanğıcında onun səthinin temperaturu dəyişməyi dayandırsın. Təcrübə zamanı mayeni daha bərabər qızdırmaq üçün onu termocütün özündən istifadə edərək qarışdıracağıq. İşıq nöqtəsi tərəzinin kənarına çatana qədər termometr oxunuşlarını müntəzəm olaraq qeyd edəcəyik.

Nəticə verək: bədəni qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı ilə onun temperaturunun dəyişməsi arasında düz mütənasib əlaqə var.

Təcrübələrin ikinci seriyasında biz müxtəlif kütləli eyni mayelərin temperaturu eyni miqdarda dəyişdikdə onların qızdırılması üçün tələb olunan istilik miqdarını müqayisə edəcəyik.

Alınan dəyərləri müqayisə etmək rahatlığı üçün ikinci təcrübə üçün suyun kütləsi birinci təcrübədən iki dəfə az alınacaqdır.

Mütəmadi olaraq termometr oxunuşlarını yenidən qeyd edəcəyik.

Birinci və ikinci təcrübələrin nəticələrini müqayisə edərək, aşağıdakı nəticələrə gəlmək olar.

Təcrübələrin üçüncü seriyasında müxtəlif mayelərin temperaturu eyni miqdarda dəyişdikdə onların bərabər kütlələrini qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarını müqayisə edəcəyik.

Kütləsi birinci təcrübədə suyun kütləsinə bərabər olan elektrik sobasında yağı qızdıracağıq. Mütəmadi olaraq termometr oxunuşlarını qeyd edəcəyik.

Təcrübənin nəticəsi cismin qızdırılması üçün tələb olunan istilik miqdarının onun temperaturunun dəyişməsi ilə düz mütənasib olması qənaətini təsdiq edir və əlavə olaraq, bu istilik miqdarının maddənin növündən asılılığını göstərir.

Təcrübə zamanı sıxlığı suyun sıxlığından az olan neftdən istifadə edildiyindən və nefti müəyyən temperatura qədər qızdırmaq suyun qızdırılmasından daha az istilik tələb etdiyindən, belə hesab etmək olar ki, cismi qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı onun sıxlıq.

Bu fərziyyəni yoxlamaq üçün biz eyni vaxtda sabit güclü qızdırıcıda bərabər miqdarda su, parafin və misi qızdıracağıq.

Eyni zamanda, misin temperaturu təxminən 10 dəfə, parafinin isə suyun temperaturundan təxminən 2 dəfə yüksəkdir.

Lakin misin sıxlığı daha yüksək, parafinin isə sudan daha az sıxlığı var.

Təcrübə göstərir ki, istilik mübadiləsində iştirak edən cisimlərin əmələ gəldiyi maddələrin temperaturunun dəyişmə sürətini xarakterizə edən kəmiyyət sıxlıq deyil. Bu kəmiyyət maddənin xüsusi istilik tutumu adlanır və c hərfi ilə işarələnir.

Müxtəlif maddələrin xüsusi istilik tutumlarını müqayisə etmək üçün xüsusi cihaz istifadə olunur. Cihaz nazik parafin plitəsinin və içərisindən keçən çubuqları olan bir zolaq əlavə edildiyi raflardan ibarətdir. Çubuqların uclarında bərabər kütləli alüminium, polad və pirinç silindrlər sabitlənmişdir.

Silindrləri isti sobanın üzərində dayanan su olan bir qaba batıraraq eyni temperaturda qızdıraq. İsti silindrləri rəflərə bağlayırıq və onları bərkidicidən azad edirik. Silindrlər eyni vaxtda parafin plitəsinə toxunur və parafini əridərək onun içinə batmağa başlayır. Eyni kütləli silindrlərin parafin plitəsinə batırılma dərinliyi, onların temperaturu eyni miqdarda dəyişdikdə fərqli olur.

Təcrübə göstərir ki, alüminium, polad və misin xüsusi istilik tutumları fərqlidir.

Bərk maddələrin əriməsi, mayelərin buxarlanması və yanacağın yanması ilə əlaqədar müvafiq təcrübələr apararaq, aşağıdakı kəmiyyət asılılıqlarını əldə edirik.

Xüsusi kəmiyyətlərin vahidlərini əldə etmək üçün onları müvafiq düsturlardan ifadə etmək lazımdır və nəticədə alınan ifadələrdə istilik vahidlərini - 1 J, kütlə - 1 kq və xüsusi istilik tutumu üçün - 1 K əvəz etmək lazımdır.

Aşağıdakı vahidləri alırıq: xüsusi istilik tutumu – 1 J/kq·K, digər xüsusi istiliklər: 1 J/kq.

Bədənin daxili enerjisi onun temperaturundan və xarici şəraitdən - həcmdən və s.Əgər xarici şərtlər dəyişməz qalır, yəni həcm və digər parametrlər sabitdir, onda bədənin daxili enerjisi yalnız onun temperaturundan asılıdır.

Bir cismin daxili enerjisini təkcə onu alovda qızdırmaqla və ya üzərində mexaniki iş görməklə (bədənin mövqeyini, məsələn, sürtünmə işini dəyişdirmədən) deyil, həm də onu başqa cisimlə təmasda saxlamaqla dəyişə bilərsiniz. temperaturdan fərqli bir temperatura malik olan bədən verilmiş bədən, yəni istilik ötürülməsi yolu ilə.

Bədənin istilik ötürmə zamanı qazandığı və ya itirdiyi daxili enerjinin miqdarına “istilik miqdarı” deyilir. İstiliyin miqdarı adətən `Q` hərfi ilə işarələnir. Əgər istilik ötürmə prosesi zamanı cismin daxili enerjisi artırsa, o zaman istiliyə artı işarəsi verilir və cismə istilik `Q` verildiyi deyilir. İstiliyin ötürülməsi prosesində daxili enerji azaldıqda istilik mənfi hesab olunur və `Q` istilik miqdarının bədəndən ayrıldığı (və ya xaric edildiyi) deyilir.

İstilik miqdarı mexaniki enerjinin ölçüldüyü eyni vahidlərdə ölçülə bilər. SI-də `1`dir joule. İstilik ölçmənin başqa bir vahidi var - kalori. Kalori`1` q suyun `1^@ bb"C" ilə qızdırılması üçün tələb olunan istilik miqdarıdır. Bu vahidlər arasında əlaqə Joule tərəfindən müəyyən edilmişdir: `1` kal`= 4,18` J. Bu o deməkdir ki, `4,18` kJ iş sayəsində `1` kiloqram suyun temperaturu `1` dərəcə artacaq.

Bədəni `1^@ bb"C"` qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı bədənin istilik tutumu adlanır. Bədənin istilik tutumu "C" hərfi ilə təyin olunur. Bədənə deyilirsə az miqdarda istilik `Delta Q`, və bədən temperaturu `Delta t` dərəcə dəyişdi, sonra

`Q=C*Deltat=C*(t_2 - t_1)=c*m*(t_2 - t_1)`.

(1.3)

Əgər bədən istiliyi yaxşı keçirməyən qabıqla əhatə olunubsa, o zaman bədənin temperaturu, öz imkanlarına buraxılsa, uzun müddət praktiki olaraq sabit qalacaq. Belə ideal qabıqlar təbii ki, təbiətdə yoxdur, lakin xassələrinə görə belələrinə yaxın olan qabıqlar yaratmaq mümkündür.

Nümunələrə üzlük daxildir kosmik gəmilər, Fizika və texnologiyada istifadə edilən Dewar gəmiləri. Dewar şüşəsi ikiqat güzgü divarları olan şüşə və ya metal silindrdir, onların arasında yüksək vakuum yaranır. Ev termosunun şüşə kolbası da Dewar şüşəsidir.

Qabıq izolyasiya edir kalorimetr- istilik miqdarını ölçməyə imkan verən cihaz. Kalorimetr böyük nazik divarlı şüşədir, başqa bir böyük şüşənin içərisindəki mantar parçalarına yerləşdirilir ki, divarlar arasında bir hava təbəqəsi qalsın və üstü istilik izolyasiya edən qapaq ilə bağlanır.

İki və ya daha çox cəsəd varsa müxtəlif temperaturlar, və gözləyin, sonra bir müddət sonra kalorimetrin daxilində istilik tarazlığı qurulacaq. İstilik tarazlığına keçid prosesində bəzi cisimlər istilik verəcək (istiliyin ümumi miqdarı `Q_(sf"mərtəbə")`), digərləri istilik alacaqlar (istiliyin ümumi miqdarı `Q_(sf"mərtəbə")`) . Kalorimetr və onun tərkibindəki cisimlər ətrafdakı boşluqla deyil, yalnız bir-biri ilə istilik mübadiləsi apardığından, biz bir əlaqə yaza bilərik, buna da deyilir. istilik balansı tənliyi:

Bir sıra istilik proseslərində istilik temperaturu dəyişmədən bədən tərəfindən udulur və ya buraxıla bilər. Belə istilik prosesləri maddənin məcmu vəziyyəti dəyişdikdə baş verir - ərimə, kristallaşma, buxarlanma, kondensasiya və qaynama. Bu proseslərin əsas xüsusiyyətlərini qısaca müzakirə edək.

Ərimə- kristal bərk maddənin mayeyə çevrilməsi prosesi. Ərimə prosesi o zaman baş verir sabit temperatur, istilik udulur.

“Lambda” əriməsinin xüsusi istiliyi ərimə nöqtəsində götürülmüş “1” kq kristal maddənin əriməsi üçün tələb olunan istilik miqdarına bərabərdir. Ərimə nöqtəsində `m` kütləli bərk cismi maye vəziyyətə çevirmək üçün tələb olunan `Q_(sf"pl")` istilik miqdarı bərabərdir.

Ərimə nöqtəsi sabit qaldığından, bədənə verilən istilik miqdarı molekullar arasında qarşılıqlı təsirin potensial enerjisini artırmağa gedir və kristal qəfəs məhv olur.

Proses kristallaşma- Bu ərimə prosesinə əks prosesdir. Kristallaşma zamanı maye bərk hala çevrilir və düstur (1.5) ilə də müəyyən edilən istilik miqdarı ayrılır.

Buxarlanma mayenin buxara çevrilməsi prosesidir. Buxarlanma mayenin açıq səthindən baş verir. Buxarlanma prosesində ən sürətli molekullar mayeni tərk edir, yəni maye molekullarının cəlb etdiyi cazibə qüvvələrinə qalib gələ bilən molekullar. Nəticədə, mayenin istilik izolyasiyası varsa, buxarlanma prosesində soyuyur.

`L` xüsusi buxarlanma istiliyi `1` kq mayenin buxara çevrilməsi üçün tələb olunan istilik miqdarına bərabərdir. Kütləvi `m` mayeni buxar vəziyyətinə çevirmək üçün tələb olunan `Q_(sf"istifadə")` istilik miqdarı bərabərdir.

`Q_(sf"isp") =L*m`.

(1.6)

Kondensasiya- buxarlanma prosesinə əks proses. Kondensasiya meydana gəldikdə, buxar mayeyə çevrilir. Bu istilik əmələ gətirir. Buxarın kondensasiyası zamanı ayrılan istilik miqdarı (1.6) düsturu ilə müəyyən edilir.

Qaynama- təzyiq olan bir proses doymuş buxarlar maye bərabərdir atmosfer təzyiqi, buna görə də buxarlanma təkcə səthdən deyil, bütün həcmdə baş verir (mayedə həmişə hava kabarcıkları olur; qaynadarkən onlarda buxar təzyiqi atmosfer təzyiqinə çatır və baloncuklar yuxarı qalxır).

>>Fizika: İstiliyin miqdarı

Silindrdəki qazın daxili enerjisini yalnız iş görməklə deyil, həm də qazı qızdırmaqla dəyişə bilərsiniz.
pistonu düzəltsəniz ( Şəkil 13.5), onda qızdırılan zaman qazın həcmi dəyişmir və heç bir iş görülmür. Lakin qazın temperaturu və buna görə də onun daxili enerjisi artır.

İş etmədən enerjinin bir bədəndən digərinə ötürülməsi prosesi adlanır istilik mübadiləsi və ya istilikötürmə.
İstilik ötürülməsi zamanı daxili enerjinin dəyişməsinin kəmiyyət ölçüsü deyilir istilik miqdarı. İstiliyin miqdarına istilik mübadiləsi zamanı bədənin verdiyi enerji də deyilir.
İstilik ötürülməsinin molekulyar şəkli
İstilik mübadiləsi zamanı enerji bir formadan digərinə çevrilmir, isti cismin daxili enerjisinin bir hissəsi soyuq cismə keçir.
İstilik və istilik tutumunun miqdarı. Kütləvi bir cismi qızdırmaq üçün artıq bilirsiniz m temperaturda t 1 temperatura qədər t 2 ona istilik miqdarını ötürmək lazımdır:

Bədən soyuduqda onun son temperaturu olur t 2 ilkin temperaturdan aşağı olduğu ortaya çıxır t 1 bədəndən ayrılan istilik miqdarı isə mənfi olur.
Əmsal c(13.5) düsturunda deyilir xüsusi istilik tutumu maddələr. Xüsusi istilik tutumu 1 kq ağırlığında olan maddənin temperaturu 1 K dəyişdikdə aldığı və ya buraxdığı istilik miqdarına ədədi olaraq bərabər olan qiymətdir.
Xüsusi istilik tutumu yalnız maddənin xüsusiyyətlərindən deyil, həm də istilik ötürülməsinin baş verdiyi prosesdən asılıdır. Qazı sabit təzyiqdə qızdırsanız, o, genişlənəcək və işləyəcək. Sabit təzyiqdə bir qazı 1 ° C-yə qədər qızdırmaq üçün, qaz yalnız qızdırıldıqda, sabit bir həcmdə qızdırmaqdan daha çox istilik ötürməlidir.
Maye və bərk maddələr qızdırıldıqda bir qədər genişlənir. Sabit həcmdə və sabit təzyiqdə onların xüsusi istilik tutumları az fərqlənir.
Buxarlanmanın xüsusi istiliyi. Qaynama prosesində mayeni buxara çevirmək üçün ona müəyyən miqdarda istilik ötürülməlidir. Maye qaynadıqda onun temperaturu dəyişmir. Sabit temperaturda mayenin buxara çevrilməsi molekulların kinetik enerjisinin artmasına səbəb olmur, lakin onların qarşılıqlı təsirinin potensial enerjisinin artması ilə müşayiət olunur. Axı, qaz molekulları arasındakı orta məsafə maye molekulları arasında olduğundan xeyli böyükdür.
Sabit temperaturda çəkisi 1 kq olan mayenin buxara çevrilməsi üçün tələb olunan istilik miqdarına ədədi olaraq bərabər olan kəmiyyət deyilir. xüsusi buxarlanma istiliyi. Bu dəyər hərflə qeyd olunur r və hər kiloqram üçün joul ilə ifadə edilir (J/kq).
Suyun buxarlanmasının xüsusi istiliyi çox yüksəkdir: r H2O=2,256 10 6 J/kq 100°C temperaturda. Digər mayelər üçün, məsələn, spirt, efir, civə, kerosin üçün buxarlanmanın xüsusi istiliyi suyunkindən 3-10 dəfə azdır.
Mayeni kütləyə çevirmək üçün m buxara bərabər istilik miqdarı tələb olunur:

Buxar qatılaşdıqda eyni miqdarda istilik ayrılır:

Xüsusi birləşmə istiliyi. Kristal cisim əridikdə ona verilən bütün istilik molekulların potensial enerjisini artırmağa gedir. Molekulların kinetik enerjisi dəyişmir, çünki ərimə sabit bir temperaturda baş verir.
Ərimə nöqtəsində çəkisi 1 kq olan kristal maddəni mayeyə çevirmək üçün tələb olunan istilik miqdarına ədədi olaraq bərabər olan qiymətə xüsusi ərimə istiliyi deyilir.
1 kq ağırlığında bir maddə kristallaşdıqda, ərimə zamanı udulan qədər istilik ayrılır.
Buzun əriməsinin xüsusi istiliyi kifayət qədər yüksəkdir: 3,34 10 5 J/kq. 18-ci əsrdə R.Blek yazırdı: “Əgər buzun yüksək ərimə istiliyi olmasaydı, o zaman yazda buzun bütün kütləsi bir neçə dəqiqə və ya saniyə ərzində əriməli idi, çünki istilik davamlı olaraq buza ötürülür. havadan. Bunun nəticələri ağır olardı; axı indiki vəziyyətdə belə böyük buz kütlələri və ya qar əriyəndə böyük daşqınlar və güclü su axınları yaranır”.
Ağırlığı ilə kristal bir bədəni əritmək üçün m, tələb olunan istilik miqdarı bərabərdir:

Bədənin kristallaşması zamanı ayrılan istilik miqdarı aşağıdakılara bərabərdir:

Bədənin daxili enerjisi qızdırma və soyutma, buxarlanma və kondensasiya, ərimə və kristallaşma zamanı dəyişir. Bütün hallarda müəyyən miqdarda istilik bədənə ötürülür və ya bədəndən çıxarılır.

???
1. Kəmiyyət adlanan şey istilik?
2. Nədən asılıdır? xüsusi istilik maddələr?
3. Buxarlanmanın xüsusi istiliyinə nə deyilir?
4. Birləşmənin xüsusi istiliyi necə adlanır?
5. Hansı hallarda istiliyin miqdarı müsbət, hansı hallarda isə mənfi olur?

Q.Ya.Myakişev, B.B.Buxovtsev, N.N.Sotski, Fizika 10-cu sinif

Dərsin məzmunu dərs qeydləri dəstəkləyən çərçivə dərsi təqdimatı sürətləndirmə üsulları interaktiv texnologiyalar Təcrübə edin tapşırıqlar və məşğələlər özünü sınamaq seminarları, təlimlər, keyslər, kvestlər ev tapşırığının müzakirəsi suallar tələbələrin ritorik sualları İllüstrasiyalar audio, video kliplər və multimedia fotoşəkillər, şəkillər, qrafika, cədvəllər, diaqramlar, yumor, lətifələr, zarafatlar, komikslər, məsəllər, kəlamlar, krossvordlar, sitatlar Əlavələr referatlar məqalələr maraqlı beşiklər üçün fəndlər dərsliklər əsas və əlavə terminlər lüğəti digər Dərsliklərin və dərslərin təkmilləşdirilməsidərslikdəki səhvlərin düzəldilməsi dərslikdəki fraqmentin, dərsdə yenilik elementlərinin yenilənməsi, köhnəlmiş biliklərin yeniləri ilə əvəz edilməsi Yalnız müəllimlər üçün mükəmməl dərslər il üçün təqvim planı təlimatlar müzakirə proqramları İnteqrasiya edilmiş Dərslər

Bu dərs üçün düzəlişləriniz və ya təklifləriniz varsa,

Tədris məqsədi: İstilik kəmiyyəti və xüsusi istilik tutumu anlayışlarını təqdim etmək.

İnkişaf məqsədi: diqqətliliyi inkişaf etdirmək; düşünməyi, nəticə çıxarmağı öyrət.

1. Mövzunun yenilənməsi

2. Yeni materialın izahı. 50 dəq.

Artıq bilirsiniz ki, cismin daxili enerjisi həm iş görməklə, həm də istilik ötürməklə (iş etmədən) dəyişə bilər.

İstiliyin ötürülməsi zamanı bədənin qazandığı və ya itirdiyi enerjiyə istilik miqdarı deyilir. (dəftərə yaz)

Bu o deməkdir ki, istilik miqdarını ölçmək üçün vahidlər də Jouldur ( J).

Təcrübə aparırıq: birində 300 q su ilə iki stəkan, digərində isə 150 q və 150 q ağırlığında bir dəmir silindr.Hər iki şüşə eyni kafel üzərinə qoyulur. Bir müddət sonra termometrlər bədənin yerləşdiyi gəmidəki suyun daha tez qızdığını göstərəcək.

Bu o deməkdir ki, 150 q dəmirin qızdırılması 150 q suyun qızdırılmasından daha az istilik tələb edir.

Bədənə ötürülən istilik miqdarı, bədənin hansı maddədən hazırlandığından asılıdır. (dəftərə yaz)

Biz sual veririk: bərabər kütləli, lakin müxtəlif maddələrdən ibarət olan cisimləri eyni temperatura qədər qızdırmaq üçün eyni miqdarda istilik lazımdırmı?

Xüsusi istilik tutumunu təyin etmək üçün Tyndall cihazı ilə təcrübə aparırıq.

Nəticə veririk: müxtəlif maddələrdən hazırlanmış, lakin eyni kütlədən olan cisimlər soyuduqda təslim olur və eyni dərəcədə qızdırıldıqda fərqli miqdarda istilik tələb edir.

Nəticələr çıxarırıq:

1. Bərabər kütləli, müxtəlif maddələrdən ibarət cisimləri eyni temperatura qızdırmaq lazımdır müxtəlif miqdar istilik.

2. Bərabər kütləli, müxtəlif maddələrdən ibarət olan və eyni temperatura qədər qızdırılan cisimlər. Eyni sayda dərəcə ilə soyuduqda, müxtəlif miqdarda istilik ayrılır.

Belə qənaətə gəlirik müxtəlif maddələrin vahid kütləsini bir dərəcə qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı fərqli olacaq.

Xüsusi istilik tutumunun tərifini veririk.

1 kq çəkisi olan cismin temperaturunun 1 dərəcə dəyişməsi üçün ona verilməli olan istilik miqdarına ədədi olaraq bərabər olan fiziki kəmiyyət maddənin xüsusi istilik tutumu adlanır.

Xüsusi istilik tutumu üçün ölçü vahidini daxil edin: 1J/kq*dərəcə.

Termin fiziki mənası : Xüsusi istilik tutumu maddənin 1 dərəcə qızdırılması və ya soyudulması zamanı 1 q (kq) maddənin daxili enerjisinin hansı miqdarda dəyişdiyini göstərir.

Bəzi maddələrin xüsusi istilik tutumları cədvəlinə baxaq.

Problemi analitik şəkildə həll edirik

Bir stəkan suyu (200 q) 20 0-dan 70 0 C-ə qədər qızdırmaq üçün nə qədər istilik lazımdır.

1 g üçün 1 g qızdırmaq üçün 4,2 J lazımdır.

Və 200 q 1 q qızdırmaq üçün 200 daha çox lazım olacaq - 200 * 4,2 J.

Və 200 q (70 0 -20 0) qızdırmaq üçün başqa (70-20) daha çox lazımdır - 200 * (70-20) * 4,2 J

Verilənləri əvəz edərək Q = 200 * 50 * 4.2 J = 42000 J alırıq.

Nəticə düsturu uyğun kəmiyyətlər baxımından yazaq

4. Qızdırıldıqda cismin aldığı istilik miqdarı nə ilə müəyyən edilir?

Nəzərə alın ki, hər hansı bir bədəni qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı bədənin kütləsi və temperaturun dəyişməsi ilə mütənasibdir.,

Bərabər kütləli iki silindr var: dəmir və mis. Onları eyni dərəcədə qızdırmaq üçün eyni miqdarda istilik lazımdırmı? Niyə?

250 q suyu 20 o C-dən 60 0 C-ə qədər qızdırmaq üçün nə qədər istilik lazımdır.

Kalori və joule arasında hansı əlaqə var?

Kalori 1 q suyu 1 dərəcə qızdırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarıdır.

1 kal = 4,19 = 4,2 J

1kkal=1000kal

1kkal=4190J=4200J

3. Problemin həlli. 28 dəq.

Qaynar suda isidilmiş çəkisi 1 kq olan qurğuşun, qalay və poladdan ibarət silindrlər buzun üzərinə qoyulsa, onlar soyuyacaq və altındakı buzun bir hissəsi əriyəcək. Silindrlərin daxili enerjisi necə dəyişəcək? Hansı silindrin altında əriyəcək? daha çox buz, hansının altında – az?

5 kq ağırlığında qızdırılan daş. Suda 1 dərəcə soyuduqda ona 2,1 kJ enerji ötürür. Daşın xüsusi istilik tutumu nədir?

Keski bərkidildikdə əvvəlcə 650 0-ə qədər qızdırılır, sonra yağa endirilir, orada 50 0 C-ə qədər soyudulur. Kütləsi 500 qram olduqda hansı istilik miqdarı ayrılır.

Çəkisi 35 kq olan kompressor krank mili üçün polad boşqabın 20 0-dən 1220 0 C-ə qədər qızdırılması üçün nə qədər istilik sərf edilmişdir.

Müstəqil iş

Hansı növ istilik ötürülməsi?

Şagirdlər cədvəli doldururlar.

Otaqdakı hava divarlar vasitəsilə qızdırılır.
vasitəsilə açıq pəncərə, içərisinə isti hava daxil olur.
Günəş şüalarını keçirən şüşə vasitəsilə.
Yer günəş şüaları ilə qızdırılır.
Maye sobada qızdırılır.
Polad qaşıq çayla qızdırılır.
Hava şamla qızdırılır.
Qaz maşının yanacaq yaradan hissələrinin yaxınlığında hərəkət edir.
Pulemyot lüləsinin qızdırılması.
Qaynayan süd.

5. Ev tapşırığı: Perışkin A.V. “Fizika 8” § 7, 8; problemlər toplusu 7-8 Lukashik V.I. No 778-780, 792.793 2 dəq.

Mexanik enerji ilə yanaşı, hər hansı bir cismin (və ya sistemin) daxili enerjisi var. Daxili enerji istirahət enerjisidir. O, bədəni təşkil edən molekulların istilik xaotik hərəkətindən, onların qarşılıqlı düzülüşün potensial enerjisindən, atomlardakı elektronların, nüvələrdəki nuklonların kinetik və potensial enerjisindən və s.

Termodinamikada daxili enerjinin mütləq qiymətini deyil, onun dəyişməsini bilmək vacibdir.

Termodinamik proseslərdə yalnız hərəkət edən molekulların kinetik enerjisi dəyişir (istilik enerjisi atomun strukturunu dəyişmək üçün kifayət deyil, nüvənin çox azdır). Buna görə də, əslində daxili enerji altında termodinamikada enerjini nəzərdə tuturuq termal xaotik molekulyar hərəkətlər.

Daxili enerji U bir mol ideal qaz bərabərdir:

Beləliklə, daxili enerji yalnız temperaturdan asılıdır. Daxili enerji U sistemin vəziyyətinin funksiyasıdır, fonundan asılı olmayaraq.

Aydındır ki, ümumi halda termodinamik sistem həm daxili, həm də mexaniki enerjiyə malik ola bilər və müxtəlif sistemlər bu enerji növlərini mübadilə edə bilər.

Mübadilə mexaniki enerji mükəmməlliyi ilə xarakterizə olunur iş A, və daxili enerji mübadiləsi - ötürülən istilik miqdarı Q.

Məsələn, qışda qarın içinə isti daş atdın. Potensial enerji ehtiyatına görə, mexaniki iş qarı əzməklə və daxili enerji ehtiyatı hesabına qar əriyib. Əgər daş soyuq olsaydı, yəni. Daşın temperaturu mühitin istiliyinə bərabər olarsa, onda yalnız iş görüləcək, lakin daxili enerji mübadiləsi olmayacaqdır.

Deməli, iş və istilik enerjinin xüsusi formaları deyil. İstilik və ya iş ehtiyatı haqqında danışa bilmərik. Bu köçürülmə ölçüsü başqa mexaniki və ya daxili enerji sistemi. Bu enerjilərin ehtiyatı haqqında danışmaq olar. Bundan əlavə, mexaniki enerji istilik enerjisinə və əksinə çevrilə bilər. Məsələn, çəkiclə anvil vursanız, bir müddət sonra çəkic və anvil qızacaq (bu bir nümunədir dağılması enerji).

Bir enerji formasının digərinə çevrilməsi ilə bağlı daha çox nümunələr verə bilərik.

Təcrübə göstərir ki, bütün hallarda Mexanik enerjinin istilik enerjisinə və əksinə çevrilməsi həmişə ciddi ekvivalent miqdarda baş verir. Enerjinin saxlanması qanunundan irəli gələn termodinamikanın birinci qanununun mahiyyəti budur.

Bədənə verilən istilik miqdarı daxili enerjini artırmaq və bədəndə iş görmək üçün gedir:

(4.1.1)

- Bu belədir termodinamikanın birinci qanunu , və ya termodinamikada enerjinin saxlanması qanunu.

İşarə qaydası:-dən istilik ötürülürsə mühit bu sistem, və əgər sistem ətrafdakı cisimlər üzərində iş görürsə, bu halda . İşarə qaydasını nəzərə alaraq, termodinamikanın birinci qanununu belə yazmaq olar:

Bu ifadədə U– sistemin vəziyyəti funksiyası; d U onun tam diferensialıdır və δ Q və δ A onlar deyil. Hər bir vəziyyətdə sistem daxili enerjinin müəyyən və yalnız bu dəyərinə malikdir, buna görə yaza bilərik:

İstiliyi qeyd etmək vacibdir Q və işləyin A 1-ci vəziyyətdən 2-ci vəziyyətə keçidin necə həyata keçirildiyindən (izokorik, adiabatik və s.) və daxili enerjidən asılıdır. U asılı deyil. Eyni zamanda, sistemin müəyyən bir vəziyyət üçün istilik və işin xüsusi bir dəyəri olduğunu söyləmək olmaz.

(4.1.2) düsturundan belə çıxır ki, istilik miqdarı iş və enerji ilə eyni vahidlərdə ifadə edilir, yəni. joul ilə (J).

Termodinamikada xüsusi əhəmiyyət kəsb edən dairəvi və ya dövri proseslərdir ki, burada bir sistem bir sıra dövlətlərdən keçdikdən sonra ilkin vəziyyətinə qayıdır. Şəkil 4.1 tsiklik prosesi göstərir 1– A–2–b–1, A işi görülərkən.

düyü. 4.1

Çünki U deməli dövlət funksiyasıdır

(4.1.3)

Bu, istənilən dövlət funksiyasına aiddir.

Əgər onda termodinamikanın birinci qanununa görə, yəni. Kənardan ona verilən enerji miqdarından daha çox iş görən, vaxtaşırı işləyən mühərrik qurmaq mümkün deyil. Başqa sözlə, birinci növ əbədi hərəkət maşını mümkün deyil. Bu, termodinamikanın birinci qanununun təriflərindən biridir.

Qeyd etmək lazımdır ki, termodinamikanın birinci qanunu hal dəyişmə proseslərinin hansı istiqamətdə baş verdiyini göstərmir ki, bu da onun çatışmazlıqlarından biridir.