Jismning ichki energiyasi ish bilan o'zgarishi mumkin tashqi kuchlar. O'zgarishlarni tavsiflash uchun ichki energiya issiqlik almashinuvi vaqtida issiqlik miqdori deb ataladigan va Q bilan belgilanadigan miqdor kiritiladi.

DA xalqaro tizim issiqlik miqdori, shuningdek ish va energiya birligi joul: = = = 1 J.

Amalda, ba'zida issiqlik miqdorining tizimdan tashqari birligi - kaloriya ishlatiladi. 1 kal. = 4,2 J.

Shuni ta'kidlash kerakki, "issiqlik miqdori" atamasi achinarli. U tanada qandaydir vaznsiz, tushunib bo'lmaydigan suyuqlik - kaloriya borligiga ishonishgan bir paytda kiritilgan. Issiqlik uzatish jarayoni go'yoki bir tanadan boshqasiga quyilgan kaloriya o'zi bilan ma'lum miqdorda issiqlikni olib yurishidan iborat. Endi materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasi asoslarini bilib, biz jismlarda kaloriya yo'qligini, tananing ichki energiyasini o'zgartirish mexanizmi boshqacha ekanligini tushunamiz. Biroq, an'ananing kuchi katta va biz issiqlikning tabiati haqidagi noto'g'ri g'oyalar asosida kiritilgan atamani ishlatishda davom etamiz. Shu bilan birga, issiqlik uzatishning mohiyatini tushunish, bu haqda noto'g'ri tushunchalarni butunlay e'tiborsiz qoldirmaslik kerak. Aksincha, issiqlik oqimi va gipotetik suyuqlikning kaloriyali oqimi, issiqlik miqdori va kaloriya miqdori o'rtasidagi o'xshashlikni chizish orqali ma'lum sinflarni hal qilishda davom etayotgan jarayonlarni tasavvur qilish va muammolarni hal qilish mumkin. to'g'ri. Oxir-oqibat, issiqlik tashuvchisi sifatida kaloriya haqida noto'g'ri g'oyalar asosida bir vaqtning o'zida issiqlik uzatish jarayonlarini tavsiflovchi to'g'ri tenglamalar olingan.

Keling, issiqlik uzatish natijasida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan jarayonlarni batafsil ko'rib chiqaylik.

Probirkaga bir oz suv quying va uni tiqin bilan yoping. Probirkani shtativga mahkamlangan tayoqchaga osib, uning ostiga ochiq olov olib keling. Olovdan probirka ma'lum miqdorda issiqlik oladi va undagi suyuqlikning harorati ko'tariladi. Harorat ko'tarilgach, suyuqlikning ichki energiyasi ortadi. Uning bug'lanishining intensiv jarayoni mavjud. Suyuq bug'larning kengayishi mexanik ish tiqinni trubadan tashqariga surish.

Keling, trolleybusga o'rnatilgan guruch trubkasi bo'lagidan yasalgan to'pning maketi bilan yana bir tajriba o'tkazamiz. Bir tomondan trubka ebonit tiqin bilan mahkam yopiladi, u orqali pin o'tkaziladi. Simlar tirgak va trubkaga lehimlanadi, ular yoritish tarmog'idan quvvatlanishi mumkin bo'lgan terminallar bilan tugaydi. Qurol modeli shunday qilib, bir turdagi elektr qozondir.

To'p barreliga bir oz suv quying va trubkani rezina tiqin bilan yoping. Qurolni quvvat manbaiga ulang. Elektr toki, suvdan o'tib, uni isitadi. Suv qaynaydi, bu uning kuchli bug'lanishiga olib keladi. Suv bug'ining bosimi kuchayadi va nihoyat, ular qurol barrelidan mantarni itarish ishlarini bajaradilar.

To'pponcha orqaga qaytish tufayli tiqin otilishiga qarama-qarshi tomonga buriladi.

Ikkala tajribani quyidagi holatlar birlashtiradi. Suyuqlikni turli usullar bilan qizdirish jarayonida suyuqlikning harorati va shunga mos ravishda uning ichki energiyasi oshdi. Suyuqlik qaynashi va intensiv bug'lanishi uchun uni isitishni davom ettirish kerak edi.

Suyuqlikning bug'lari ichki energiyasi tufayli mexanik ishlarni bajardi.

Biz tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori uning massasiga, haroratning o'zgarishiga va moddaning turiga bog'liqligini tekshiramiz. Ushbu bog'liqliklarni o'rganish uchun biz suv va moydan foydalanamiz. (Tajribada haroratni o'lchash uchun oyna galvanometriga ulangan termojuftdan yasalgan elektr termometr ishlatiladi. Uning harorati doimiy bo'lishini ta'minlash uchun bir termojuft birlashmasi sovuq suvli idishga tushiriladi. Boshqa termojuft tutashuvi haroratni o'lchaydi. o'rganilayotgan suyuqlik).

Tajriba uchta seriyadan iborat. Birinchi qatorda ma'lum suyuqlikning doimiy massasi uchun (bizning holimizda suv) uni isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorining harorat o'zgarishiga bog'liqligi o'rganiladi. Isitgichdan (elektr pechka) suyuqlik tomonidan olingan issiqlik miqdori, ular o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri proportsional bog'liqlik borligini hisobga olib, isitish vaqti bilan baholanadi. Tajriba natijasi ushbu taxminga mos kelishi uchun elektr pechkadan isitiladigan tanaga issiqlikning barqaror oqimini ta'minlash kerak. Buning uchun elektr pechka oldindan tarmoqqa ulangan, shuning uchun tajriba boshlanishi bilan uning sirtining harorati o'zgarishni to'xtatadi. Tajriba davomida suyuqlikni bir tekis qizdirish uchun biz uni termojuft yordamida aralashtiramiz. Termometrning ko'rsatkichlarini yorug'lik nuqtasi shkalaning chetiga yetguncha muntazam ravishda yozib boramiz.

Xulosa qilaylik: tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori va uning haroratining o'zgarishi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri proportsional bog'liqlik mavjud.

Tajribalarning ikkinchi seriyasida biz har xil massali bir xil suyuqliklarning harorati bir xil miqdorda o'zgarganda ularni isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini solishtiramiz.

Olingan qiymatlarni solishtirish qulayligi uchun ikkinchi tajriba uchun suv massasi birinchi tajribaga qaraganda ikki baravar kam olinadi.

Shunga qaramay, biz termometr ko'rsatkichlarini muntazam ravishda yozib olamiz.

Birinchi va ikkinchi tajriba natijalarini taqqoslab, quyidagi xulosalar chiqarishimiz mumkin.

Tajribalarning uchinchi seriyasida biz har xil suyuqliklarning harorati bir xil miqdorda o'zgarganda ularning massalari teng bo'lgan issiqlik miqdorini solishtiramiz.

Birinchi tajribada massasi suv massasiga teng bo'lgan elektr pechkada moyni qizdiramiz. Biz termometr ko'rsatkichlarini muntazam ravishda yozib olamiz.

Tajriba natijasi tanani isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori uning haroratining o'zgarishiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligi haqidagi xulosani tasdiqlaydi va qo'shimcha ravishda bu issiqlik miqdorining moddaning turiga bog'liqligini ko'rsatadi.

Tajribada zichligi suvning zichligidan kichik bo'lgan neft ishlatilganligi va moyni ma'lum bir haroratgacha qizdirish uchun suvni isitishdan ko'ra kamroq issiqlik miqdori talab qilinganligi sababli, issiqlik miqdori, deb taxmin qilish mumkin. tanani isitish uchun zarur bo'lgan uning zichligiga bog'liq.

Ushbu taxminni tekshirish uchun biz bir vaqtning o'zida isitgichni isitamiz doimiy quvvat suv, parafin va misning teng massalari.

Xuddi shu vaqtdan keyin misning harorati taxminan 10 barobar, kerosin esa suv haroratidan taxminan 2 baravar yuqori.

Ammo misning zichligi suvga qaraganda kattaroq va kerosin kamroq.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, issiqlik almashinuvida ishtirok etadigan jismlar hosil bo'lgan moddalarning haroratining o'zgarish tezligini tavsiflovchi miqdor zichlik emas. Bu miqdor moddaning solishtirma issiqlik sig'imi deyiladi va c harfi bilan belgilanadi.

Maxsus issiqlik sig'imlarini solishtirish turli moddalar maxsus qurilma hisoblanadi. Qurilma tokchalardan iborat bo'lib, ularda yupqa kerosin plitasi va u orqali o'tkazilgan novdalar bilan bar biriktirilgan. Rodlarning uchlarida teng massali alyuminiy, po'lat va guruch tsilindrlari o'rnatiladi.

Tsilindrlarni issiq elektr pechka ustida turgan suv idishiga solib, bir xil haroratga qizdiramiz. Keling, issiq tsilindrlarni tokchalarga o'rnatamiz va ularni mahkamlagichlardan bo'shatamiz. Tsilindrlar bir vaqtning o'zida kerosin plastinkasiga tegib, kerosinni eritib, uning ichiga singib keta boshlaydi. Bir xil massali silindrlarni kerosin plastinkasiga botirish chuqurligi, ularning harorati bir xil miqdorda o'zgarganda, har xil bo'ladi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, alyuminiy, po'lat va guruchning o'ziga xos issiqlik sig'imlari har xil.

Erish bilan tegishli tajribalarni o'tkazgan qattiq moddalar, suyuqliklarning bug'lanishi, yoqilg'ining yonishi, biz quyidagi miqdoriy bog'liqliklarni olamiz.

Muayyan miqdor birliklarini olish uchun ularni tegishli formulalar bo'yicha ifodalash va hosil bo'lgan ifodalarga issiqlik birliklarini - 1 J, massa - 1 kg va o'ziga xos issiqlik uchun - va 1 K almashtirish kerak.

Biz birliklarni olamiz: solishtirma issiqlik sig'imi - 1 J / kg · K, boshqa o'ziga xos issiqliklar: 1 J / kg.

va bu chiqarilgan issiqlik 10 MJ ga teng? 3. 250 g efirni 35C haroratda bug ga aylantirish uchun qancha issiqlik kerak? 4. Og'irligi 0,4 kg bo'lgan qo'rg'oshinni dastlabki harorati 17C bo'lgan qizdirish va eritish uchun qancha energiya kerak bo'ladi? 5. Qish mavsumiga hajmi 2 m bo‘lgan quruq qarag‘ay o‘tinlari va 1,5 t og‘irlikdagi ko‘mir tayyorlandi.Ushbu yoqilg‘ining to‘liq yonishi bilan pechda qancha issiqlik ajralib chiqadi? 6. 200 g spirtni bug ga aylantirish uchun zarur bo lgan issiqlik miqdorini hisoblang. 28C haroratda? 7. Og'irligi 0C bo'lgan 500 g muz 30C haroratda 4 litr hajmdagi suvga tushirilsa, oxirgi harorat qanday bo'ladi? 8. -10C haroratda olingan 1500 kg qorni 5C haroratda suvga aylantirish uchun qancha qarag'ay yog'ochini ishlatish kerak? Issiqlik yo'qotishlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin

2. 450 V kuchlanishda dvigateldagi oqim 90 A. Dvigatel o'rashidagi oqim kuchini va uning qarshiligini aniqlang.

3. 3 A tokda 12 V kuchlanish uchun mo'ljallangan avtomobil lampochkasida 40 s uchun energiya sarfi qancha?

DarajaII

4. Spiraldagi tok kuchi 3 A va tarmoqdagi kuchlanish 220 V bo'lsa, elektr dazmol qancha vaqt davomida 800 J issiqlik miqdorini chiqaradi?

5. Voltmetrning ko'rsatkichi 6 V bo'lsa, ikkinchi chiroq tomonidan iste'mol qilinadigan quvvatni aniqlang (126-rasm).

6. Elektr choynakning quvvatini aniqlang, agar undagi 1 kg suv 5 daqiqada 20 dan 80 °C gacha qiziydi. Energiya yo'qotishlariga e'tibor bermang.

Nazorat ishi No 4. Ish va oqim kuchi.

Variant 3

DarajaI

1. Agar 220 V kuchlanishda dvigatel o‘rashidagi tok kuchi 0,2 A bo‘lsa, tok 90 sekundda elektr dvigatelda qanday ishni bajaradi?

2. Lampochkadagi tokning kuchini aniqlang, agar 5 V kuchlanishda undagi tok 100 mA bo'lsa.

3. Zanjirdagi tok kuchi 2 A ga teng bo'lgan qarshilikda 50 ohm reostatda 2 daqiqada qancha issiqlik ajralib chiqadi?

DarajaII

4. Agar 220 V kuchlanishda undagi tok kuchi 5 A bo'lsa, 1,5 kg suvni elektr pechkada 5 daqiqada necha daraja qizdirish mumkin? Energiya yo'qotishlariga e'tibor bermang.

5. Birinchi lampaning sarflagan quvvatini aniqlang (127-rasm), agar ampermetr ko'rsatkichi 2 A bo'lsa.

6. 500 Vt quvvatli elektr qozon yordamida stakandagi 500 g suvni 20 °C dan qaynash nuqtasiga qadar qizdirish uchun qancha vaqt ketadi?

iltimos yozing

2) suzish haroratiga ega 1 kg alyuminiy va 1 kg mis suyuqlikni aylantirish uchun qanday issiqlik miqdori kerak?

g'ishtli kamin og'irligi 2 tonna 50 dan 20ºS gacha. 3. 2,5 kg kungaboqar yog‘i solingan 500 g temir tovani 20 dan 150ºS gacha qizdirish uchun zarur bo‘lgan issiqlik miqdorini hisoblang. 4. 3 kg qo‘rg‘oshinga 50 kJ ga teng issiqlik miqdori o‘tkazilsa va uni qanday haroratgacha qizdirish mumkin. boshlang'ich harorati 10ºS ga teng. 5. 3 kg metallni 50 dan 300ºS gacha qizdirish uchun 690 kJ issiqlik energiyasi sarflangan bo'lsa, metallning issiqlik sig'imi qanday bo'ladi. Ushbu metallning nomi haqida taxmin qiling. Barcha muammolarni hal qiling

8-sinf uchun fizika imtihon

4. Issiqlik miqdori

Issiqlik uzatish jarayonida tananing oladigan yoki yo'qotadigan energiya deyiladi issiqlik miqdori. Issiqlik miqdori bog'liq

Tananing massasidan (tananing massasi qanchalik katta bo'lsa, tanani bir xil darajada isitish uchun ko'proq issiqlik sarflanishi kerak);

Tana haroratining farqidan va bog'liq;

Tana qanday moddadan iborat, ya'ni moddaning turidan.

Issiqlik miqdori Q harfi bilan belgilanadi va joul bilan o'lchanadi.

Maxsus issiqlik

Massasi 1 kg bo'lgan jismni 1 daraja C ga qizdirish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori deyiladi. o'ziga xos issiqlik sig'imi moddalar. Maxsus issiqlik sig'imi c harfi bilan belgilanadi va J / kg * 0 S da o'lchanadi

Shuni esda tutish kerakki, moddaning turli agregatsiya holatlaridagi o'ziga xos issiqlik sig'imi har xil. Suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi eng katta - 4200 J / kg * 0.

Yoqilg'ining o'ziga xos isitish qiymati

Yoqilg'i yoqilganda atomlar molekulalarni hosil qilish uchun birlashadi va energiya ajralib chiqadi.

1 kg og'irlikdagi yoqilg'ining to'liq yonishi paytida qancha issiqlik ajralib chiqishini ko'rsatadigan jismoniy miqdor deyiladi. o'ziga xos issiqlik yoqilg'ining yonishi. Yonishning solishtirma issiqligi q harfi bilan belgilanadi. O'ziga xos yonish issiqligining birligi 1 J / kg. O'ziga xos yonish issiqligi juda murakkab asboblar yordamida eksperimental tarzda aniqlanadi.

Kristal jismlarning erishi va qotib qolishi

Moddaning qattiq moddadan o'tishi agregatsiya holati suyuqlikka aylanadi erish.

Tanani eritish uchun avval uni ma'lum bir haroratga etkazish kerak.

Moddaning eriy boshlagan harorati deyiladi erish nuqtasi moddalar.

Moddalarning erish nuqtasi har xil, masalan, muzni xonaga olib kirish orqali eritish mumkin, temir esa yuqori haroratga erishilgan maxsus pechlarda eritiladi.

Moddaning suyuqlikdan qattiq holatga o'tishi deyiladi kristallanish.

Tananing kristallanishi uchun u ma'lum bir haroratgacha sovishi kerak.

Moddaning kristallanish harorati deyiladi kristallanish harorati.

Tajribalar shuni ko'rsatadiki, moddalar eriydigan haroratda kristallanadi. Tananing butunlay o'tishi uchun qattiq holat suyuqlikka aylanadi, doimiy energiya ta'minoti talab qilinadi.

Birlashish va kristallanishning o'ziga xos issiqligi

Tana qizdirilganda o'rtacha tezlik molekulalarning harakati kuchayadi, shuning uchun ortadi va ularning kinetik energiya va harorat. Natijada molekulyar tebranishlar diapazoni ortadi. Tananing erish nuqtasiga qizdirilganda, kristallardagi zarrachalarning joylashishidagi tartib buziladi. Kristallar shaklini yo'qotadi, tanasi eriydi.

Qancha issiqlik haqida xabar berish kerakligini ko'rsatadigan jismoniy miqdor kristall tanasi og'irligi 1 kg bo'lib, erish nuqtasida u butunlay qattiq holatdan suyuq holatga o'tadi, deyiladi. o'ziga xos termoyadroviy issiqlik.

Birlashishning solishtirma issiqligi /\ (lambda) bilan belgilanadi. Uning birligi 1 J/kg.

Erish nuqtasida moddaning ichki energiyasi suyuqlik holati qattiq holatdagi bir xil massali materiyaning ichki energiyasidan ko'proq. Modda qotib qolganda, uni eritishga sarflangan bir xil miqdordagi modda ajralib chiqadi.

Erishishning solishtirma issiqligi: Q=/\*m.

Bir modda qotib qolganda, hamma narsa teskari tartibda sodir bo'ladi:

Sovutilgan erigan moddada o'rtacha kinetik energiya va molekulalarning tezligi pasayadi. Zarrachalarning joylashishi tartibli bo'ladi - kristall hosil bo'ladi.