O'zgarishlarni qanday hisoblashingiz mumkinligini bilib oling ichki energiya issiqlik uzatish paytida. Buni iloji boricha aniqroq qilish uchun issiqlik almashinuvi vaqtida hisobga olinmagan issiqlik yo'qotishlarini minimallashtirish kerak. Shuning uchun, qachon ilmiy tadqiqot issiqlik uzatish kalorimetrda (6.1-rasm) amalga oshiriladi, undan foydalanish issiqlik uzatish jarayonida organizm tomonidan berilgan yoki qabul qilingan issiqlikni aniq aniqlash imkonini beradi.

Kalorimetr ikkita idishdan iborat: tashqi va ichki. Ichki idish yaxshi issiqlik o'tkazuvchisidan (guruch, mis) yasalgan, chunki uning harorati unga quyilgan suyuqlik bilan bir xil bo'lishi kerak.

Tashqi idish ichki idishni konveksiya va radiatsiya orqali issiqlik yo'qotishdan himoya qiladi. Shuning uchun, odatda, oq bo'yoq bilan bo'yalgan yoki porloq qalaydan qilingan.

Ichki idishni issiqlik o'tkazuvchanligi bilan yo'qotishdan himoya qilish uchun u yog'och tayanchlarga joylashtiriladi (yog'ochning issiqlik o'tkazuvchanligi yomon). Ichki idishga aralashtirgichni (idish bilan bir xil materialdan) va termometrni joylashtiring.

Issiqlik almashinuvi quyidagicha amalga oshiriladi. Balanslar yordamida kaloriyametr va aralashtirgichning ichki idishining massasi aniqlanadi, so'ngra unga quyilgan suyuqlik massasi, masalan, suv aniqlanadi. Shundan so'ng, tananing massasi o'lchanadi, ma'lum haroratgacha qizdiriladi va seziladi boshlang'ich harorati suyuqlik, isitiladigan tanani kalorimetrga tushiring. Suyuqlikning oxirgi haroratini o'lchab, issiqlik uzatish jarayonida tananing qancha issiqlik chiqarganligini hisoblash mumkin.

Bunday tajribalar yordamida tananing ichki energiyasining o'zgarishi uning massasiga va tana haroratining o'zgarishiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligini aniqlash oson.

bu yerda c - proportsionallik koeffitsienti. Issiqlik uzatish paytida ichki energiyaning o'zgarishi issiqlik miqdori bilan hisoblanganligi sababli, bizda bor

Tananing boshlang'ich harorati odatda oxirgi harorat sifatida belgilanadi.Keyin, tanani isitish holatida va sovutish holatida

Tajribalar shuni ko'rsatadiki, u moddaning turiga bog'liq tashqi sharoitlar, materiyaning agregat holatidan. Bu bog'liqliklar (6.1) va (6.2) formulalarda c koeffitsienti bilan ifodalanadi.

Isitish yoki sovutish paytida tananing ichki energiyasining o'zgarishining moddaning turiga va tashqi sharoitga bog'liqligini tavsiflovchi c qiymati deyiladi. o'ziga xos issiqlik moddalar. Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi moddaning birlik massasini harorat birligiga qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori bilan o'lchanadi:

Biz birlikni chiqaramiz o'ziga xos issiqlik SIda:

SIda solishtirma issiqlik birligi shunday moddaning solishtirma issiqligidir, buning uchun 1 K ga 1 kg massani isitish uchun 1 J energiya sarflanadi. Haroratning kichik o'zgarishi uchun o'ziga xos issiqlik sig'imi doimiy deb hisoblanishi mumkin. Muammolarni hal qilish uchun u jadvallardan olinadi.

Shuni yodda tutish kerakki, tanani isitish uchun zarur bo'lgan yoki sovutish paytida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorini aniqlashda ba'zan C tanasining issiqlik sig'imi ishlatiladi - bu birlik uchun tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori bilan o'lchanadigan qiymat. harorat. Binobarin,

Ayniqsa, tananing alohida qismlari turli moddalardan tuzilgan bo'lsa, hisob-kitoblarda butun tananing issiqlik sig'imidan foydalanish qulay. SIda tananing issiqlik sig'imi birligi olinadi (Buni formuladan foydalanib ko'rsating (6.3).)

Yana shuni ta'kidlaymizki, gazning solishtirma issiqlik sig'imi uning isitilishi jarayonining xususiyatiga bog'liq. Masalan, gazning solishtirma issiqlik sig'imi at doimiy bosim da o'ziga xos issiqlik sig'imidan kattaroqdir doimiy hajm chunki birinchi holatda nafaqat gazning ichki energiyasini oshirish, balki uning kengayishi jarayonida gazning tashqi jismlarga qilgan ishni bajarish uchun energiya sarflash kerak (§ 5.10). Ikkinchi holda, gazga berilgan issiqlik faqat uning ichki energiyasini oshirish uchun ketadi.

ichki energiya jismni tashkil etuvchi barcha zarrachalarning kinetik energiyalarining yig'indisi va potentsial energiya bu zarralar orasidagi o'zaro ta'sir. Bunga elektronlarning yadrolar bilan o'zaro ta'sir qilish energiyasi va o'zaro ta'sir energiyasi kiradi tarkibiy qismlar yadrolari.

Ichki energiya uning haroratiga bog'liq. Harorat moddaning zarrachalarining o'rtacha kinetik energiyasini tavsiflaydi. Harorat o'zgarganda, zarralar orasidagi masofa o'zgaradi, shuning uchun ular orasidagi o'zaro ta'sir energiyasi ham o'zgaradi.

Moddaning bir agregat holatidan ikkinchisiga o'tganda ichki energiya ham o'zgaradi. Haroratning o'zgarishi yoki moddaning agregatsiya holati bilan bog'liq jarayonlar deyiladi issiqlik. Issiqlik jarayonlari tananing ichki energiyasining o'zgarishi bilan birga keladi.

kimyoviy reaktsiyalar, yadro reaksiyalari shuningdek, tananing ichki energiyasining o'zgarishi bilan birga keladi, tk. reaksiyalarda ishtirok etuvchi zarrachalarning o'zaro ta'sir energiyasi o'zgaradi. Elektronlarning bir qobiqdan ikkinchisiga o'tishida atomlar energiya chiqarganda yoki yutganda ichki energiya o'zgaradi.

Bittasi ichki energiyani o'zgartirish usullari hisoblanadi Ish. Shunday qilib, ikkita jismning ishqalanishi paytida ularning harorati ko'tariladi, ya'ni. ularning ichki energiyasi ortadi. Masalan, metallarni qayta ishlashda - burg'ulash, tornalash, frezalash.

Har xil haroratga ega bo'lgan ikkita jism aloqa qilganda, energiya tanadan uzatiladi yuqori harorat past haroratli tanaga. Pastroq haroratda energiyani bir jismdan ikkinchisiga o'tkazish jarayoni deyiladi issiqlik uzatish.

Shunday qilib, tabiatda tananing ichki energiyasi o'zgarib turadigan ikkita jarayon mavjud:

a) transformatsiya mexanik energiya ichki va aksincha; ish olib borilayotganda;

b) issiqlik uzatish; hech qanday ish bajarilmasa.

Agar siz issiq va sovuq suvni aralashtirsangiz, tajribaga ko'ra, issiqlik miqdori chiqarilganligini ko'rishingiz mumkin issiq suv, va sovuq suv tomonidan qabul qilingan issiqlik miqdori bir-biriga teng. Tajriba shuni ko'rsatadiki, agar jismlar o'rtasida issiqlik almashinuvi sodir bo'lsa, u holda barcha isituvchi jismlarning ichki energiyasi sovutish jismlarining ichki energiyasi qanchalik kamaysa, shuncha ko'payadi. Shunday qilib, energiya bir jismdan ikkinchisiga o'tadi, lekin barcha jismlarning umumiy energiyasi o'zgarishsiz qoladi. bu energiyaning saqlanish va aylanish qonuni.

Tabiatda sodir bo'ladigan barcha hodisalarda energiya paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi. U faqat bir turdan ikkinchisiga o'zgaradi, uning qiymati saqlanib qoladi.

Masalan, ma'lum tezlikda uchayotgan qo'rg'oshin o'q to'siqqa tegib, qizib ketadi.

Yoki qor bulutidan tushgan muz er yaqinida eriydi.

Yoki gaz plitasida choynak suv isitiladi, suvning bir qismi bug'lanadi.

Energiyaning saqlanish qonuni fan va texnikaning barcha sohalarida hisob-kitoblarning ilmiy asosi hisoblanadi. Shuni yodda tutish kerakki, butunlay ichki energiyani mexanik energiyaga aylantirib bo'lmaydi.

Ichki energiya ikki yo'l bilan o'zgarishi mumkin.

Agar tanada ish bajarilsa, uning ichki energiyasi ortadi.

Tananing ichki energiyasi(E yoki U deb belgilanadi) - molekulaning molekulyar o'zaro ta'siri va issiqlik harakati energiyalarining yig'indisi. Ichki energiya tizim holatining yagona qiymatli funktsiyasidir. Bu shuni anglatadiki, qachonki tizim ma'lum bir holatda bo'lsa, uning ichki energiyasi tizim tarixidan qat'i nazar, ushbu holatga xos bo'lgan qiymatni oladi. Shunday qilib, bir holatdan ikkinchisiga o'tish paytida ichki energiyaning o'zgarishi, o'tish yo'lidan qat'i nazar, har doim yakuniy va boshlang'ich holatlardagi qiymatlari o'rtasidagi farqga teng bo'ladi.

Tananing ichki energiyasini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas. Faqat ichki energiyaning o'zgarishini aniqlash mumkin:

Bu formula termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodasidir

Kvazistatik jarayonlar uchun quyidagi munosabatlar mavjud:

Kelvinda o'lchangan harorat

Entropiya, joul/kelvin bilan o'lchanadi

Paskallarda o'lchangan bosim

Kimyoviy salohiyat

Tizimlardagi zarrachalar soni

Yoqilg'ining yonish issiqligi. shartli yoqilg'i. Yoqilg'i yoqish uchun zarur bo'lgan havo miqdori.

Yoqilg'i sifati uning kalorifik qiymati bilan baholanadi. Indeks qattiq va suyuq yoqilg'ilarni tavsiflash uchun ishlatiladi. o'ziga xos issiqlik yonish, bu birlik massasining to'liq yonishi paytida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori (kJ / kg). Uchun gazsimon turlar yoqilg'i, yonishning hajmli issiqligining ko'rsatkichi ishlatiladi, bu birlik hajmining yonishi paytida chiqarilgan issiqlik miqdori (kJ / m3). Bundan tashqari, gazsimon yoqilg'i ba'zi hollarda bir mol gazning to'liq yonishi paytida chiqarilgan issiqlik miqdori bilan baholanadi (kJ / mol).

Yonish issiqligi nafaqat nazariy, balki empirik tarzda ham ma'lum miqdorda yoqilg'ini kaloriyametrlar deb ataladigan maxsus qurilmalarda yoqish orqali aniqlanadi. Yonish issiqligi kolorimetrdagi suv haroratining oshishi bilan baholanadi. Ushbu usul bilan olingan natijalar yoqilg'ining elementar tarkibidan hisoblangan qiymatlarga yaqin.

14-savolIsitish va sovutish vaqtida ichki energiyaning o'zgarishi. Hajmi o'zgarishi bilan gazning ishi.

Tananing ichki energiyasiga bog'liq uning molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasiga va bu energiya, o'z navbatida, haroratga bog'liq. Shuning uchun tana haroratini o'zgartirib, biz uning ichki energiyasini ham o'zgartiramiz.Jism qizdirilganda uning ichki energiyasi ortadi, soviganida esa kamayadi.

Tananing ichki energiyasini ish qilmasdan o'zgartirish mumkin. Shunday qilib, masalan, pechka ustidagi choynak suvni isitish yoki qoshiqni bir stakan issiq choyga tushirish orqali uni oshirish mumkin. Olov yoqiladigan kamin, quyosh nuri bilan yoritilgan uyning tomi va boshqalar isitiladi.Bu barcha holatlarda jismlar haroratining oshishi ularning ichki energiyasining oshishini bildiradi, lekin bu o'sish ish qilmasdan sodir bo'ladi. .

Ichki energiyaning o'zgarishi ishlamaydigan tana issiqlik uzatish deb ataladi. Issiqlik almashinuvi har xil haroratga ega bo'lgan jismlar (yoki bir xil tananing qismlari) o'rtasida sodir bo'ladi.

Sovuq qoshiq issiq suv bilan aloqa qilganda, masalan, issiqlik uzatish qanday sodir bo'ladi? Birinchidan, o'rtacha tezlik va kinetik energiya issiq suv molekulalari qoshiqdan yasalgan metall zarralarining o'rtacha tezligi va kinetik energiyasidan oshadi. Ammo qoshiq suv bilan aloqa qiladigan joylarda issiq suv molekulalari kinetik energiyasining bir qismini qoshiq zarralariga o'tkaza boshlaydi va ular tezroq harakatlana boshlaydi. Bunda suv molekulalarining kinetik energiyasi kamayadi, qoshiq zarrachalarining kinetik energiyasi esa ortadi. Energiya bilan birga harorat ham o'zgaradi: suv asta-sekin soviydi, qoshiq esa qiziydi. Ularning haroratining o'zgarishi suv va qoshiq uchun bir xil bo'lguncha sodir bo'ladi.

Issiqlik almashinuvi jarayonida bir jismdan ikkinchisiga o'tkaziladigan ichki energiyaning bir qismi harf bilan belgilanadi va issiqlik miqdori deb ataladi.

Q - issiqlik miqdori.

Issiqlik miqdorini harorat bilan aralashtirib yubormaslik kerak. Harorat darajalarda o'lchanadi va issiqlik miqdori (har qanday boshqa energiya kabi) joul bilan o'lchanadi.

Tanalar bilan aloqa qilganda turli haroratlar issiqroq jism biroz issiqlik chiqaradi, sovuqroq jism esa uni oladi.

Izobarik gazni kengaytirishda ishlash. Asosiylaridan biri termodinamik jarayonlar, ko'pchilik issiqlik dvigatellarida sodir bo'lgan, ishning bajarilishi bilan gazni kengaytirish jarayoni. Gazning izobarik kengayishi paytida bajarilgan ishni aniqlash oson.

Agar gazning izobarik kengayishi paytida V1 hajmdan V2 hajmgacha piston silindrda l masofada harakat qilsa (106-rasm), u holda gaz tomonidan bajarilgan A " ish ga teng bo'ladi.

Bu erda p - gaz bosimi, uning hajmining o'zgarishi.

O'zboshimchalik bilan gazni kengaytirish jarayoni bilan ishlang. V1 hajmdan V2 hajmgacha gazning ixtiyoriy kengayish jarayonini o'zgaruvchan izobar va izoxorik jarayonlar to'plami sifatida tasvirlash mumkin.

Izotermik gazni kengaytirish bilan ishlash. Izoterm va izobar kesimlari ostidagi figuralarning maydonlarini taqqoslab, shunday xulosaga kelish mumkinki, gaz bosimining bir xil boshlang'ich qiymatida V1 hajmdan V2 hajmgacha gazning kengayishi izobar kengayish holatida ko'proq ish bilan birga keladi.

Gazni siqish bilan ishlash. Gaz kengayganda, gaz bosimi kuchi vektorining yo'nalishi siljish vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi, shuning uchun gaz tomonidan bajarilgan A "ish musbat (A" > 0), tashqi kuchlarning A ishi esa manfiy bo'ladi: A \u003d -A "< 0.

Gazni siqish paytida tashqi kuch vektorining yo'nalishi harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi, shuning uchun tashqi kuchlarning A ishi musbat (A > 0), gaz tomonidan bajarilgan A ishi esa manfiy (A)< 0).

adiabatik jarayon. Bundan tashqari, izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlar, adiabatik jarayonlar ko'pincha termodinamikada ko'rib chiqiladi.

adiabatik jarayon- termodinamik tizimda atrofdagi jismlar bilan issiqlik almashinuvi bo'lmaganda, ya'ni Q = 0 shartida sodir bo'ladigan jarayon.

15-savol Tananing muvozanat holati uchun shartlar. Quvvat momenti. Balans turlari.

Tabiat va gumanitar fanlardagi bir-biriga bog'liq bo'lgan bir qator hodisalarning muvozanati yoki muvozanati.

Agar ushbu tizimga barcha ta'sirlar boshqalar tomonidan qoplansa yoki umuman bo'lmasa, tizim muvozanat holatida deb hisoblanadi. Shunga o'xshash tushuncha barqarorlikdir. Muvozanat barqaror, beqaror yoki befarq bo'lishi mumkin.

Balansning odatiy misollari:

1. Mexanik muvozanat, shuningdek, deb ataladi statik muvozanat, - jismning tinch holatda yoki bir tekis harakatda bo'lgan holati, bunda unga ta'sir qiluvchi kuchlar va momentlar yig'indisi nolga teng.

2. Kimyoviy muvozanat - qaysi holatda kimyoviy reaksiya teskari reaktsiya bilan bir xil darajada davom etadi va natijada har bir komponentning miqdorida o'zgarish bo'lmaydi.

3. Insonlar va hayvonlarning jismoniy muvozanati, bu uning zarurligini tushunish va ba'zi hollarda bu muvozanatni sun'iy ravishda saqlash orqali saqlanadi [manba 948 kun ko'rsatilmagan].

4. Termodinamik muvozanat - tizimning ichki jarayonlari makroskopik parametrlarning o'zgarishiga olib kelmaydigan holati (masalan, harorat va bosim).

R algebraik yig'indining nolga tengligi kuchlar momentlari Shuningdek, bu tananing majburiy ravishda dam olishini anglatmaydi. Bir necha milliard yil davomida Yerning o'z o'qi atrofida aylanishi doimiy davr bilan davom etadi, chunki boshqa jismlardan Yerga ta'sir qiluvchi kuchlar momentlarining algebraik yig'indisi juda kichik. Xuddi shu sababga ko'ra, aylanayotgan velosiped g'ildiragi doimiy chastotada aylanishda davom etadi va faqat tashqi kuchlar bu aylanishni to'xtating.

Balans turlari. Amalda nafaqat jismlar uchun muvozanat shartining bajarilishi, balki barqarorlik deb ataladigan muvozanatning sifat ko'rsatkichi ham muhim rol o'ynaydi. Jismlar muvozanatining uch turi mavjud: barqaror, beqaror va befarq. Agar kichik tashqi ta'sirlardan so'ng tana o'zining dastlabki muvozanat holatiga qaytsa, muvozanat barqaror deb ataladi. Bu, agar tananing boshlang'ich holatidan istalgan yo'nalishda biroz siljishi bilan tanaga ta'sir qiluvchi kuchlarning natijasi nolga teng bo'lmasa va muvozanat holatiga yo'naltirilgan bo'lsa, sodir bo'ladi. Barqaror muvozanatda, masalan, chuqurchaning pastki qismidagi to'p.

Tananing muvozanatining umumiy sharti. Ikki xulosani birlashtirib, biz jismning muvozanatining umumiy shartini shakllantirishimiz mumkin: jism muvozanatda bo'ladi, agar unga qo'llaniladigan barcha kuchlar vektorlarining geometrik yig'indisi va bu kuchlarning o'qiga nisbatan momentlarining algebraik yig'indisi bo'lsa. aylanish nolga teng.

16-savolBug'lanish va kondensatsiya. Bug'lanish. Qaynayotgan suyuqlik. Suyuqlikning qaynashining bosimga bog'liqligi.

Bug'lanish - suyuqliklarni o'zgartirish uchun tushirish xususiyati agregatsiya holati va bug'ga aylanadi. Faqat tushayotgan suyuqlik yuzasida sodir bo'ladigan bug'lanish bug'lanish deb ataladi. Suyuqlikning butun hajmi bo'ylab bug'lanish qaynash deb ataladi; bosimga qarab ma'lum bir haroratda sodir bo'ladi. Suyuqlikning ma'lum bir haroratda qaynayotgan bosimiga bosim deyiladi. to'yingan bug'lar pnp, uning qiymati suyuqlik turiga va uning haroratiga bog'liq.

Bug'lanish moddaning harakatlanish jarayonidir suyuqlik holati gaz holatiga (bug'ga). Bug'lanish jarayoni kondensatsiya jarayonining teskarisi (bug'dan suyuq holatga o'tish. Bug'lanish (bug'lanish), moddaning kondensatsiyalangan (qattiq yoki suyuq) fazadan gazsimon (bug') holatiga o'tishi; fazali o'tish birinchi turdagi.

Kondensatsiya - bu bug'lanishning teskari jarayonidir. Kondensatsiya paytida bug 'molekulalari suyuqlikka qaytadi. Yopiq idishda suyuqlik va uning bug'i dinamik muvozanat holatida bo'lishi mumkin, agar suyuqlikdan chiqadigan molekulalar soni bug'dan suyuqlikka qaytgan molekulalar soniga teng bo'lsa, ya'ni bug'lanish va bug'lanish tezligi. kondensatsiya bir xil bo'ladi. Bunday tizim ikki fazali tizim deb ataladi. O'zining suyuqligi bilan muvozanatda bo'lgan bug'ga to'yingan deyiladi. Bir soniyada suyuqlikning sirt birligidan chiqariladigan molekulalar soni suyuqlik haroratiga bog'liq. Bug'dan suyuqlikka qaytadigan molekulalar soni bug' molekulalarining kontsentratsiyasiga va shunga bog'liq o'rtacha tezlik bug'ning harorati bilan belgilanadigan ularning termal harakati.

Qaynatish- suyuqlikdagi bug'lanish jarayoni (moddaning suyuqlikdan suyuqlikka o'tishi gazsimon holat), fazalarni ajratish chegaralarining ko'rinishi bilan. Qaynash nuqtasi atmosfera bosimi odatda kimyoviy toza moddaning asosiy fizik-kimyoviy xususiyatlaridan biri sifatida beriladi.

Qaynatish turiga ko'ra farqlanadi:

1. katta hajmda erkin konvektsiya bilan qaynash;

2. majburiy konvektsiya ostida qaynash;

3. shuningdek munosabatda o'rtacha harorat suyuqlikning to'yinganlik harorati:

4. to'yingan haroratgacha to'liq sovutilgan suyuqlikni qaynatish (yuzaki qaynash);

5. to'yingan haroratgacha qizdirilgan suyuqlikni qaynatish

Pufak

Qaynatish , unda bug'ning davriy ravishda paydo bo'ladigan va o'sib borayotgan pufakchalar shaklida hosil bo'lishi yadroli qaynash deb ataladi. Suyuqlikda sekin yadro qaynashi bilan (aniqrog'i, qoida tariqasida, devorlarda yoki idishning pastki qismida) bug 'bilan to'ldirilgan pufakchalar paydo bo'ladi. Pufakchalar ichidagi suyuqlikning kuchli bug'lanishi tufayli ular o'sadi, suzadi va bug 'suyuqlik ustidagi bug' fazasiga chiqariladi. Bunday holda, devorga yaqin qatlamda suyuqlik biroz bo'ladi haddan tashqari qizib ketgan holat, ya'ni uning harorati nominal qaynash nuqtasidan oshadi. Oddiy sharoitlarda bu farq kichik (bir daraja tartibida).

Film

Issiqlik oqimi ma'lum bir kritik qiymatga ko'tarilganda, alohida pufakchalar birlashib, tomir devori yaqinida doimiy bug 'qatlamini hosil qiladi, ular vaqti-vaqti bilan suyuqlik hajmiga kiradi. Ushbu rejim kino rejimi deb ataladi.

©2015-2017 sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Ushbu sayt mualliflik huquqiga da'vo qilmaydi, lekin bepul foydalanishni ta'minlaydi.