Kategorija

Iknedēļas Ziņas

1 Radiatori
Kādi ir radiatoru blīvētāji - kas ir labāki, priekšrocības un trūkumi
2 Kamīni
Apsildes sistēmas divu cauruļu vads: klasifikācija, veidi un veidi
3 Degviela
Mēs izgatavojam apkuri vannā. Bieži lietotās opcijas un metodes
4 Katli
Pirts krāsns uzstādīšana ar savām rokām. Pamata noteikumi un kļūdas iesācējiem
Galvenais / Katli

Ii Molekulārā fizika


Kas uzkarst ātrāk uz plīts - tējkanna vai ūdens spainis? Atbilde ir acīmredzama - tējkanna. Tad otrais jautājums ir kāpēc?

Atbilde ir ne mazāk izteikta - jo ūdens tvertnē ir mazāka masa. Lieliski Un tagad jūs varat darīt savu reālo fizisko pieredzi mājās. Lai to izdarītu, jums būs nepieciešami divi identiski mazi katli, vienāds daudzums ūdens un augu eļļas, piemēram, pusliteris un plīts. Tajā pašā ugunī ielieciet katliņus ar eļļu un ūdeni. Un tagad tikai skatīties, ka tas sakarst ātrāk. Ja ir šķidrumu termometrs, to var pielietot, ja nē, jūs varat tikai izmēģināt temperatūru laiku pa laikam ar pirkstu, vienkārši uzmanieties, lai nenodarītu sevi. Jebkurā gadījumā jūs drīz redzēsiet, ka eļļa uzsilst daudz ātrāk nekā ūdens. Un vēl viens jautājums, ko var īstenot arī pieredzes veidā. Kas ātrāk vārās - siltā ūdenī vai aukstumā? Viss atkal ir skaidrs - vispirms siltā būs finiša līnija. Kāpēc visi šie dīvaini jautājumi un pieredze? Turklāt, lai noteiktu fizisko daudzumu, ko sauc par "siltuma daudzumu."

Siltuma daudzums

Siltuma daudzums ir enerģija, ko organisms zaudē vai iegūst siltuma pārneses laikā. Tas ir saprotams no virsraksta. Kad tas ir atdzisis, ķermenis zaudē noteiktu siltumu, un, uzsildot, tas uzsūcas. Un atbildes uz mūsu jautājumiem mums parādīja, no kurienes atkarīgs siltuma daudzums? Pirmkārt, jo lielāks ķermeņa svars, jo lielāks ir siltuma daudzums, kas vajadzīgs, lai temperatūru mainītu par vienu grādu. Otrkārt, siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, ir atkarīgs no vielas satura, tas ir, vielas veida. Un treškārt, mūsu aprēķiniem svarīga ir arī ķermeņa temperatūras atšķirība pirms un pēc siltuma pārneses. Pamatojoties uz iepriekš minēto, mēs varam noteikt siltuma daudzumu pēc formulas:

kur Q ir siltuma daudzums
m - ķermeņa svars,
(t_2-t_1) - atšķirība starp sākotnējo un pēdējo ķermeņa temperatūru,
c - vielas īpašais siltums ir no attiecīgajām tabulām.

Saskaņā ar šo formulu, ir iespējams aprēķināt siltuma daudzumu, kas vajadzīgs, lai siltumu jebkura ķermeņa vai ka šī iestāde izstaro dzesēšanas laikā.

Siltuma daudzums džoulos (1 J) tiek mērīts tāpat kā jebkura veida enerģija. Tomēr šī vērtība tika ieviesta ne tik sen, un cilvēki sāka izmērīt siltuma daudz agrāk. Un viņi izmantoja vienību, ko mūsdienās plaši izmanto - kalorijas (1 kal). 1 kalorija ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai sildītu 1 gramu ūdens uz Celsija grādu. Pamatojoties uz šiem datiem, mīļotājiem skaitīt kalorijas pārtikas ēst, var labad interesi aprēķinātu, cik daudz litri ūdens, var vārītas ar to patērētās enerģijas maltīti dienas laikā.

Siltuma tabulas daudzuma aprēķināšana

Kad dega:

Q = qm

Q ir siltuma daudzums, q ir specifiskais sadegšanas siltums; m ir masa (kg).

Īpašais degvielas sadegšanas siltums ir fizisks daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma tiek atbrīvots degvielas sildīšanas laikā, kas sver 1 kg (tas ir redzams tabulā).

Sildot vai atdzesē:

Q = cm (t2 - t1)

c - īpatnējā siltuma jauda, ​​m - ķermeņa masa, t2 un t1 - galīgā un sākotnējā temperatūra.

Specifiskā siltumietilpība ir fizisks daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma nepieciešams nodot ķermeņa masai 1 kg, lai tā temperatūra mainītos par 1 grādu pēc Celsija.

Kušanas vai kristalizācijas procesā:

Q = λm

λ (lambda) - īpašs kausēšanas siltums (izrādās, saskaņā ar tabulu).

Īpašais saķēdes siltums ir fizisks daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma vajadzīgs, lai kristāliskais ķermenis būtu 1 kg līdz kušanas temperatūrai un pilnībā pārnes to uz šķidru stāvokli.

Pārveidojot par tvaiku vai kondensāciju:

Q = Lm

L ir īpašais iztvaikošanas un kondensācijas siltums (izrādās, saskaņā ar tabulu).

Īpašais iztvaikošanas siltums ir fizisks daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai šķidrumu, kura masa ir 1 kg, konvertētu tvaikos, nemainot temperatūru.

Kondensācijas īpatnējais siltums ir fizisks daudzums, kas norāda uz 1 kg tvaiku šķidruma konversijas procesu.

Siltuma tabulas daudzuma aprēķināšana

SILTUMA DAUDZUMA APRĒĶINĀŠANA

1. Siltuma daudzuma aprēķināšana, kas vajadzīga, lai sildītu ķermeni vai atdalītos dzesēšanas laikā:

Q - siltuma daudzums, j

Q = m c (t 2 - t 1 ); m - ķermeņa svars, kg

t 1 - sākotnējā temperatūra 0С

t 2 - gala temperatūra, 0 С

c ir vielas īpatnējais siltums [J / (kg 0 C)]

c ir siltuma daudzums, ko 1 kg vielas iegūst, ja tā temperatūra mainās par 1 0 C.

2. Kristāliskā ķermeņa saplūšanas siltuma daudzuma aprēķins:

Q = m; - konkrēts vielas kodolsintēzes siltums.

- siltuma daudzums, kas vajadzīgs, lai 1 kg kristāliskās vielas pārvērstu šķidrumā kušanas temperatūrā.

Saskaņā ar to pašu formulu tiek aprēķināts siltuma daudzums, kas izdalās ķermeņa kristalizācijas laikā. Kristalizējot, viela izstaro siltumu, kas devās uz tā kušanu.

3. Šķidruma tvaiku pārveidošanai nepieciešamā siltuma daudzuma aprēķins:

Q = m L; L ir īpatnējais iztvaikošanas siltums [J / kg].

L ir siltuma daudzums, kas vajadzīgs, lai 1 kg šķidruma pārvērstu tvaikā viršanas temperatūrā.

Saskaņā ar to pašu formulu aprēķina siltuma daudzumu, kas izdalās tvaika kondensācijas laikā. Tvaika kondensācija dod siltuma daudzumu, kas iztvaikojās.

4. Siltuma daudzuma aprēķināšana degvielas pilnas sadegšanas laikā:

Q = m q; q ir degvielas sadegšanas siltums [J / kg].

q - siltuma daudzums, kas rodas degvielas sildīšanas laikā, kas sver 1 kg.

5. Sildītāja efektivitāte:

Q. grīda - visiem lietderīgajiem termiskajiem procesiem siltuma daudzums (degvielas siltumietilpība, atskaitot enerģijas zudumus).

Q ir degvielas sadegšanas siltums.

Katrs sildītājs patērē vairāk siltuma nekā tas dod noderīgus siltuma procesus. Daļa siltuma neizbēgami tiek zaudēta. Tādēļ efektivitāte vienmēr ir mazāka par vienu.

Siltuma formula

Kalkulators, lai atrastu vērtības, kas iekļautas siltuma daudzuma formulā. Vēlamā vērtība var būt: siltuma daudzums, vielas īpašais siltums, ķermeņa masa, sākotnējā temperatūra, galīgā temperatūra

Pirmkārt, dažas definīcijas:

  • Enerģija, ko organisms iegūst vai zaudē siltuma apmaiņas procesā ar vidi, sauc par siltuma daudzumu vai vienkārši siltumu. Starptautiskās vienību sistēmas (SI) mērvienība ir jūle. Kaloriju arī izmanto kā siltuma mērīšanas vienību.
  • Specifiskā siltuma jauda ir siltuma jaudas attiecība pret masu, vielas masas vienības masas siltuma jauda (atšķirīga dažādām vielām); fiziskais daudzums, kas ir skaitliski vienāds ar siltuma daudzumu, kas jāpārnes uz konkrētās vielas vienības masu, lai tā temperatūra mainītos par vienu.

Formula konkrētā siltuma aprēķināšanai
,
kur c ir īpašais siltums,
Q ir siltuma daudzums, ko viela iegūst apkures laikā (vai atdzesēšanas laikā);
m ir sildītās (atdzesētas) vielas masa,
ΔT ir starpība starp vielas galīgo un sākotnējo temperatūru.

Specifiskā siltumietilpība var būt atkarīga no temperatūras (un, principā, stingri sakot, vienmēr, vairāk vai mazāk izteikti atkarīga), tādēļ formula ar mazu (formāli bezgalīgi mazu) un pareizāku ir:

Turklāt citi termodinamiskie parametri ietekmē arī īpaša siltuma vērtību. piemēram, kā ir atļauts mainīt vielas termodinamiskos parametrus (spiedienu, tilpumu uc)

Fizikas skolas problēmām parasti tiek izmantota pastāvīga vielas siltuma jaudas vērtība, un siltuma daudzuma aprēķina formula ir šāda:

Siltuma daudzuma noteikšana, izmantojot šo formulu, ir tā saucamā tiešā problēma, bet jebkurš cits daudzums formulā var būt arī nezināms: īpaša siltuma jauda, ​​ķermeņa masa, sākotnējā temperatūra, galīgā temperatūra. Formulas to atrašanai ir nenozīmīgas.

Tālāk norādītais kalkulators ļauj precīzi norādīt, kāda vērtība jūs meklējat, un aprēķina to no pārējiem ievadītajiem parametriem.

Par siltumenerģiju vienkāršā valodā!

Cilvēce zina dažus enerģijas veidus - mehānisko enerģiju (kinētiku un potenciālu), iekšējo enerģiju (termisko), lauka enerģiju (gravitācijas, elektromagnētisko un kodolenerģiju), ķīmiskās vielas. Atsevišķi ir nepieciešams izcelt sprādziena enerģiju.

. vakuuma enerģija un joprojām pastāv tikai teorētiski - tumša enerģija. Šajā rakstā, kas ir pirmais kategorijā "Siltumtehnika", es mēģināšu vienkāršā un pieejamā valodā, izmantojot praktisku piemēru, pastāstīt par svarīgāko enerģijas veidu cilvēku dzīvē - par siltumenerģiju un par siltuma jaudu, kas laika gaitā rada to.

Daži vārdi, lai saprastu siltumtehnikas vietu kā zinātnes sadaļu par siltuma enerģijas saņemšanu, nodošanu un lietošanu. Mūsdienu siltumtehnoloģija izcēlās no vispārējās termodinamikas, kas savukārt ir viena no fizikas sekcijām. Termodinamika ir burtiski "silta" un "jauda". Tādējādi termodinamika ir zinātne par sistēmas "temperatūras izmaiņām".

Siltuma apmaiņas rezultāts var būt ietekme uz sistēmu no ārpuses, kurā mainās tās iekšējā enerģija. Siltumenerģiju, ko sistēma iegādājusies vai pazaudējusi šādas mijiedarbības rezultātā ar vidi, sauc par siltuma daudzumu, un to mēra SI sistēmā pēc džouliem.

Ja neesat siltuma inženieris un katru dienu nesaprotat siltumtehnikas jautājumus, tad tie sastapsies, dažreiz bez pieredzes ir ļoti grūti tos ātri izpētīt. Bez pieredzes ir grūti pateikt pat siltuma un siltuma jaudas vērtību vēlamo vērtību dimensiju. Cik daudz jūdu enerģijas ir nepieciešams, lai sildītu 1000 kubikmetrus gaisa no temperatūras -37˚С līdz + 18˚С. Kam vajadzīgs siltuma enerģijas avots, lai tas būtu 1 stundas laikā. Šodien "tālu no visiem inženieriem" var atbildēt uz šiem "ne tik sarežģītiem" jautājumiem. Dažreiz eksperti pat atceras formulas, bet tikai daži no tiem var tos pielietot praksē!

Pēc šī raksta beigām jūs varat viegli atrisināt reālas rūpnieciskās un vietējās problēmas, kas saistītas ar dažādu materiālu apkuri un dzesēšanu. Izpratne par siltuma padeves procesu fizisko būtību un vienkāršu pamatformulu zināšanām - tie ir galvenie siltumtehnikas zināšanu pamatelementi!

Siltuma daudzums dažādos fizikālos procesos.

Lielākā daļa zināmo vielu var būt citā temperatūrā un spiedienā cietā, šķidrā, gāzveida vai plazmas stāvoklī. Pāreja no vienas agregācijas stāvokļa uz otru notiek pie nemainīgas temperatūras (ar nosacījumu, ka spiediens un citi vides parametri nemainās), un tam pievieno siltumenerģijas absorbciju vai izlaišanu. Neskatoties uz to, ka Universitātē 99% vielas ir plazmas stāvoklī, šajā pantā mēs neuzskatīsim šo agregatīvo stāvokli.

Apsveriet attēlu, kas attēlots attēlā. Tajā parādīta vielas T temperatūras atkarība no siltuma daudzuma Q, ko piegādā noteiktai slēgtai sistēmai, kurā ir noteikta konkrētas vielas masa.

1. Cietā ķermeņa temperatūra T1 tiek uzkarsēta līdz temperatūrai Tpl, šim procesam iztērējot siltuma daudzumu, kas vienāds ar Q1.

2. Pēc tam sākas kausēšanas process, kas notiek nemainīgā temperatūrā Tm (kušanas temperatūra). Lai iztīrītu visu masas masu, nepieciešams iztērēt siltumenerģiju Q2-Q1 apjomā.

3. Pēc tam šķidrums, kas rodas cietā kausinājuma dēļ, tiek sasildīts līdz viršanas temperatūrai (gāzei) Tcp, tērējot par šo siltuma daudzumu, kas atbilst Q3-Q2.

4. Tagad Tkp nemainīgā viršanas temperatūrā šķidrums vārās un iztvaiko, pārvēršas par gāzi. Lai pārnestu visu šķidruma masu uz gāzi, ir nepieciešams tērēt siltumenerģiju Q4-Q3 apjomā.

5. Pēdējā posmā gāzi uzkarsē no temperatūras Tcp līdz noteiktai temperatūrai T2. Šajā gadījumā siltuma daudzuma izmaksas būs Q5-Q4. (Ja mēs sakarstim gāzi līdz jonizācijas temperatūrai, gāze pārvērtīsies plazmā).

Tādējādi, sildot sākotnējo cieto vielu no temperatūras T1 līdz temperatūrai T2, mēs iztērējām siltumenerģiju Q5 daudzumā, pārnesot vielu caur trīs agregācijas stāvokli.

Pārejot pretējā virzienā, no materiāla mēs noņemam tādu pašu daudzumu siltuma Q5, kas iet cauri kondensācijas, kristalizācijas un dzesēšanas posmiem no temperatūras T2 līdz temperatūrai T1. Protams, mēs uzskatām, ka ārējai videi ir slēgta sistēma, kurā enerģijas zudumi nav.

Ņemiet vērā, ka pāreja no cietas uz gāzveida stāvokli ir iespējama, apejot šķidrās fāzes. Šādu procesu sauc par sublimāciju, un apgrieztais process ir desublimācija.

Tātad kļuva skaidrs, ka pāreju procesus starp vielas agregāta stāvokli raksturo enerģijas patēriņš nemainīgā temperatūrā. Ja viela, kas atrodas vienā pastāvīgā agregācijas stāvoklī, tiek uzsildīta, temperatūra paaugstinās un tiek patērēta arī siltumenerģija.

Galvenās siltuma pārneses formulas.

Formulas ir ļoti vienkāršas.

Siltuma Q daudzums J tiek aprēķināts pēc formulas:

1. Uz siltuma patēriņa puses, tas ir, kravas pusē:

1.1. Sildot (atdzesē):

Siltuma daudzuma aprēķins siltuma pārneses laikā, vielas īpašais siltums. Siltuma līdzsvara vienādojums.

Siltuma jauda ir siltuma daudzums, ko ķermenis absorbē, kad to sasilda 1 grāds.

Ķermeņa siltuma jauda ir apzīmēta ar lielo latīņu burtu C.

Kas nosaka ķermeņa siltuma jaudu? Pirmkārt, no tās masas. Ir skaidrs, ka, piemēram, apkurei 1 kilograms ūdens prasa vairāk siltuma nekā 200 gramu apsildīšanai.

Un no vielas veida? Darīsim pieredzi. Paņemim divus identiskus traukus un, izlejot vienā no tiem, 400 grūdens ūdens, bet otrā - augu eļļu, kas sver 400 g, mēs sāksim tos sildīt ar identisku degļu palīdzību. Novērojot termometra rādījumus, mēs redzēsim, ka eļļa ātri uzsilst. Lai sildītu ūdeni un eļļu līdz tādai pašai temperatūrai, ūdeni vajadzētu ilgi sildīt. Bet jo ilgāk mēs apkures ūdeni, jo vairāk siltuma tas saņem no degļa.

Tādējādi, lai sildītu tādu pašu dažādu vielu masu līdz vienai temperatūrai, nepieciešams atšķirīgs siltuma daudzums. Siltuma daudzums, kas vajadzīgs ķermeņa sildīšanai, un tāpēc tā siltuma jauda ir atkarīga no vielas veida, no kura ķermenis sastāv.

Tātad, piemēram, 1 ° C temperatūrā palielināt ūdens temperatūru, kas sver 1 kg, nepieciešama siltuma daudzums, kas vienāds ar 4200 J, un, lai sildītu ar 1 ° C tādu pašu saulespuķu eļļas masu, nepieciešams siltums, kas vienāds ar 1700 J.

Fiziskais daudzums, kas norāda, cik daudz siltuma vajadzīgs, lai sildītu 1 kg vielas 1 ºC temperatūrā, sauc par šīs vielas īpašo siltumu.

Katrai vielai ir sava specifiskā siltumietilpība, ko apzīmē ar latīņu burtu c un mēra džoulos uz kilogramu grādu (J / (kg · ° C)).

Dažādās agregācijas (cietās, šķidrās un gāzveida) īpašās vielas siltums ir atšķirīgs. Piemēram, ūdens īpašā siltuma jauda ir 4200 J / (kg · ºС), un ledus īpatnējā siltuma jauda ir 2100 J / (kg · ° C); Alumīnijam cietā stāvoklī ir noteikta siltumietilpība 920 J / (kg - ° C), un šķidrā stāvoklī - 1080 J / (kg - ° C).

Ievērojiet, ka ūdens ir ļoti liels siltums. Tādēļ vasarā apsildāmā jūrā un okeānā esošais ūdens absorbē lielu siltuma daudzumu no gaisa. Tāpēc vietās, kas atrodas netālu no lielām ūdenstilpnēm, vasara nav tik karsta kā vietās, kas atrodas tālu no ūdens.

Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa siltumam vai tā emitēšanai dzesēšanas laikā.

No iepriekš minētā ir skaidrs, ka siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, ir atkarīgs no vielas veida, kuru organisms satur (tas ir, tās īpatnējā siltuma jauda) un ķermeņa svara. Ir arī skaidrs, ka siltuma daudzums ir atkarīgs no tā, cik pakāpēs mēs palielināsim ķermeņa temperatūru.

Tātad, lai noteiktu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tā radītai dzesēšanas laikā, ķermeņa īpatnējā siltumietilpība jāreizina ar tā masu un starpību starp galīgo un sākotnējo temperatūru:

kur Q ir siltuma daudzums, c ir īpatnējā siltuma jauda, ​​m ir ķermeņa masa, t1 - sākotnējā temperatūra, t2 - galīgā temperatūra.

Termodinamika

Molekulārās fizikas nodaļa, kas izskata enerģijas pārnešanu, dažu enerģijas veidu transformācijas likumus citos. Pretstatā molekulārās kinētikas teorijai, termodinamika neņem vērā vielu iekšējo struktūru un mikroparametrus.

Termodinamiskā sistēma

Tā ir ķermeņu kolekcija, kas apmainās ar enerģiju (darba vai siltuma formā) savā starpā vai ar vidi. Piemēram, tējkanna ūdens atdziest, ūdens tvertne ar tējkannu un tējkannu tiek apmainīta ar vidi. Cilindrs ar gāzi zem virzuļa: virzulis veic darbu, kā rezultātā gāze saņem enerģiju un tās makroparametri mainās.

Siltuma daudzums

Šī ir enerģija, ko sistēma saņem vai dod siltuma apmaiņas procesā. To apzīmē ar simbolu Q, mērot kā jebkuru enerģiju džoulos.

Dažādu siltumapmaiņas procesu rezultātā pārnestā enerģija tiek noteikta pēc saviem ieskatiem.

Apkure un dzesēšana

Šo procesu raksturo sistēmas temperatūras izmaiņas. Siltuma daudzumu nosaka pēc formulas

Vielas īpatnējā siltuma jauda tiek mērīta ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai sildītu attiecīgās vielas masas vienību 1K. Sildīšana 1 kg stikla vai 1 kg ūdens prasa atšķirīgu enerģijas daudzumu. Konkrētā siltuma jauda ir zināms daudzums, kas jau aprēķināts visām vielām, vērtība jāapskata fiziskajās tabulās.

C vielas siltuma jauda ir siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, neņemot vērā tā masu 1K.

Kušanas un kristalizācijas

Kušanas process ir vielas pāreja no cietas uz šķidru stāvokli. Reverso pāreju sauc par kristalizāciju.

Enerģiju, ko iztērē vielas kristāla režģa iznīcināšanai, nosaka pēc formulas

Katras vielas vērtība ir pazīstama ar kausēšanas siltumu, un tā ir vērtība, lai skatītu fiziskās tabulas.

Iztvaikošana (iztvaikošana vai vārīšana) un kondensācija

Iztvaikošana ir vielas pāreja no šķidruma (cietas) stāvokļa uz gāzveida stāvokli. Atgriezenisko procesu sauc par kondensāciju.

Īpašais iztvaikošanas siltums ir pazīstams ar katras vielas vērtību, vērtību, lai skatītu fiziskās tabulas.

Dedzināšana

Siltuma daudzums, kas izdalās vielas sadedzināšanas laikā

Konkrētā siltumietilpība, kas pazīstama ar katras vielas vērtību, vērtība, lai apskatītu fiziskās tabulas.

Slēgtai un adiabatētiski izolētai ķermeņa sistēmai ir izpildīts siltuma līdzsvara vienādojums. Visu siltumapmaiņas organizāciju atdalīto un saņemto siltuma daudzumu algebriskā summa ir nulle:

23) Šķidrumu struktūra. Virsmas slānis. Virsmas sprieguma spēks: izpausmes piemēri, aprēķins, virsmas spiediena koeficients.

Laiku pa laikam jebkura molekula var pāriet uz nākamo brīvo vietu. Šādi šķidruma lēcieni notiek diezgan bieži; tādēļ molekulas nav saistītas ar īpašiem centriem, tāpat kā kristālos, un tās var pārvietoties visā šķidruma tilpumā. Tas izskaidro šķidrumu plūsmu. Sakarā ar cieši izvietoto molekulu spēcīgo mijiedarbību tās var veidot vietējas (nestabilas) pasūtītas grupas, kurās ir vairākas molekulas. Šo fenomenu sauc par tuvplāniem (3.5.1. Att.).

.. Sakarā ar blīvu iepakošanai molekulu saspiežamības šķidrumu, ti, izmaiņas apjoma, kad spiediens ir ļoti zems; tas ir desmitiem un simtiem tūkstošu reižu mazāk nekā gāzēs. Piemēram, lai mainītu ūdens daudzumu par 1%, jums vajadzētu palielināt spiedienu par aptuveni 200 reizēm. Šis spiediena pieaugums salīdzinājumā ar atmosfēras apstākļiem tiek sasniegts aptuveni 2 km dziļumā.

Šķidrumi, tāpat kā cietas vielas, maina to tilpumu ar temperatūru. Ne ļoti lielu temperatūras diapazonu relatīvais apjoma izmaiņas ir ΔV / V0proporcionāla temperatūras izmaiņai ΔT:

Koeficients β tiek saukts par tilpuma paplašināšanās temperatūras koeficientu. Šis šķidrumu koeficients ir desmiti reižu lielāks nekā cietvielu daudzums. Piemēram, ūdenī, temperatūrā 20 ° С βin ≈ 2 · 10-4 K-1, tēraudam βst ≈ 3.6 · 10-5 K-1 pie kvarca stikla βkvadrāts ≈ 9 · 10 - 6 K - 1.

Ūdens temperatūras paplašināšanai ir tāda anomālija, kas ir interesanta un svarīga dzīvībai uz Zemes. Temperatūrā, kas zemāka par 4 ° C, temperatūra samazinās (β 3 kg / m 3, ūdens temperatūra ir 4 ° C).

Pie sasalšanas ūdens izplešas, tāpēc ledus paliek peldēt uz saldēšanas tvertnes virsmas. Sasalšanas ūdens temperatūra ledus temperatūrā ir 0 ° C. Blīvākos ūdens slāņos rezervuāra apakšā temperatūra ir aptuveni 4 ° C. Tādēļ dzīve var pastāvēt iesaldētu ūdenstilpņu ūdenī.

Visinteresantākā šķidrumu iezīme ir brīva virsma. Šķidrais šķidrums, atšķirībā no gāzēm, neaizpilda visu tilpumu kuģim, kurā tas ir izlej. Saskarne ir starp šķidrumu un gāzi (vai tvaikiem), kas ir īpašos apstākļos salīdzinājumā ar pārējo šķidruma masu. Jāpatur prātā, ka ārkārtīgi zemas saspiežamības dēļ biezāka blīvuma virsmas slāņa klātbūtne nerada ievērojamas šķidruma tilpuma izmaiņas. Ja molekula pārvietojas no šķidruma virsmas, starpmolekulārās mijiedarbības spēki veiks pozitīvu darbu. Gluži pretēji, lai noteiktu virkni molekulu no šķidruma dziļuma uz virsmu (t.i., palielinātu šķidruma virsmas laukumu), ārējiem spēkiem jāveic pozitīvs darbs ΔAārējs, proporcionāla izmaiņai ΔS virsmas laukumā:

Koeficientu σ sauc par virsmas spiediena koeficientu (σ> 0). Tādējādi virsmas spiediena koeficients ir vienāds ar darbu, kas nepieciešams, lai palielinātu šķidruma virsmas laukumu nemainīgā temperatūrā uz vienību.

In SI virsmas spraiguma mēra džoulos uz kvadrātmetru (J / m 2) vai ņūtonu uz metru (1 N / m = 1 J / m 2).Sledovatelno molekulām piemīt virsmas slānis lieko šķidrumu, salīdzinot ar molekulām šķidruma iekšpusē potenciālu enerģija. Potenciālā enerģija Ep šķidruma virsma ir proporcionāla tās platībai:

No mehāniķa ir zināms, ka sistēmas līdzsvara stāvokļi atbilst tās potenciālās enerģijas minimālajai vērtībai. No tā izriet, ka šķidruma brīvā virsma ir tendence samazināt tā platību. Šā iemesla dēļ brīvais šķidruma piliens aizņem sfērisku formu. Šķidrums izturas tā, it kā spēki, kas iedarbojas uz tā virsmas pieskari, samazina (pievelk) šo virsmu. Šos spēkus sauc par virsmas spiediena spēkiem.

Virsmas spiediena spēku klātbūtne padara šķidruma virsmu līdzīgu elastīgajai izstieptajai plēvei, vienīgā atšķirība ir tā, ka plēves elastīgie spēki ir atkarīgi no virsmas laukuma (t.i., kā filma ir deformēta), un virsmas spraiguma spēki nav atkarīgi no virsmas laukuma šķidrums

Daži šķidrumi, piemēram, ziepjūdens, spēj veidot plānas plēves. Pazīstamie ziepju burbuļi ir regulāras sfēriskās formas - tas arī parāda virsmas spiediena spēku ietekmi. Ja stiepļu rāmis, no kura viena no malām ir kustama, tiek ievilkts ziepju šķīdumā, to visu ievelk šķidruma plēvē (3.5.3. Attēls).

Virsmas spraiguma spēki mēdz samazināt filmas virsmu. Rāmja kustīgās puses balansam uz tā jāpieliek ārējs spēks. Ja spēka iedarbības laikā šķērssaites pārvietojas ar Δx, tad darbs ΔA tiks veiktsext = FextΔx = ΔEp = ΣΔS, kur ΔS = 2LΔx - palielināšana virsmai abās pusēs ziepjainā plēves. Tā kā strāvas moduļi ir vienādi, mēs varam rakstīt:

Tādējādi virsmas spraiguma koeficientu σ var definēt kā virsmas spiediena spēka moduli, kas darbojas uz līnijas, kas ierobežo virsmu, garuma vienību.

Sakarā ar virsmas spraiguma spēku iedarbību šķidruma pilienos un ziepju burbuļu iekšienē rodas pārmērīgs spiediens Δp. Ja garīgi samazināt sfērisku pilienu rādiusu R divās daļās, katrai no tām ir jābūt līdzsvarā, iedarbojoties ar virsmas spraiguma spēku piemēro robežas un griezuma garums 2πR lielam spiedienam spēki, kas darbojas uz πR 2. šķērsgriezuma laukums (3.5.4 att.). Līdzsvara stāvoklis ir rakstīts kā

Tātad, pārspiediena iekšpusē piliens ir

Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa siltumam vai tā emitēšanai dzesēšanas laikā

Šī video apmācība ir pieejama pēc abonēšanas.

Vai jums jau ir abonements? Pierakstieties

Šajā nodarbībā mēs iemācīsimies aprēķināt siltuma daudzumu, kas vajadzīgs, lai sildītu ķermeni vai to radītu dzesēšanas laikā. Lai to izdarītu, mēs apkopojam zināšanas, kas iegūtas iepriekšējās nodarbībās.

Turklāt mēs iemācīsimies izmantot formulu siltuma daudzumam, lai izteiktu atlikušos daudzumus no šīs formulas un aprēķinātu tos, zinot citus daudzumus. Tiks arī uzskatīts par problēmas risinājuma piemēru siltuma daudzuma aprēķināšanai.

Siltuma daudzuma aprēķināšana, sildot un atdzesējot ķermeni

Šī nodarbība ir paredzēta, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kad ķermeņa uzkarst vai dzesēšanas laikā.

Spēja aprēķināt nepieciešamo siltuma daudzumu ir ļoti svarīga. Tas var būt vajadzīgs, piemēram, aprēķinot siltuma daudzumu, kas jāpaziņo ūdenim telpu apsildīšanai.

Zīm. 1. Siltuma daudzums, kas ir jāpaziņo ūdenim telpu apsildīšanai.

Vai arī, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kas tiek atbrīvots degvielas degšanas laikā dažādos dzinējos:

Zīm. 2. Siltuma daudzums, kas tiek atbrīvots degvielas degvielas dzinējā

Arī šīs zināšanas ir nepieciešamas, piemēram, lai noteiktu siltuma daudzumu, ko izstaro Saule, un nokļūst uz Zemes:

Zīm. 3. Saulei izdalītā siltuma daudzums, kas nokrīt uz Zemes

Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, jums jāzina trīs lietas (4. attēls):

  • ķermeņa svars (ko parasti mēra, izmantojot skalu);
  • temperatūras starpība, kas ķermenim jāskarsē vai atdzesēta (parasti mēra ar termometru);
  • ķermeņa īpatnējais siltums (ko var noteikt no tabulas).

Zīm. 4. Kas jums jāzina, lai noteiktu

Formula, pēc kuras aprēķina siltuma daudzumu, izskatās šādi:

Šajā formulā parādās šādas vērtības:

- siltuma daudzums, ko mēra džoulos (J);

- vielas īpašais siltums, mērot;

- temperatūras starpība, ko mēra Celsija grādos ().

Uzdevums aprēķināt siltuma daudzumu

Apsveriet uzdevumu aprēķināt siltuma daudzumu.

Vara stikls, kas sver gramus, ir ūdens ar tilpumu litrā temperatūrā. Cik daudz siltuma jāpārnes uz glāzi ūdens, lai tā temperatūra kļūtu vienāda?

Zīm. 5. Uzdevuma nosacījumu ilustrācija

Pirmkārt, mēs pierakstām īsu nosacījumu (norādīts) un tulkojam visas vērtības Starptautiskajā sistēmā (SI).

Siltuma formula

Šeit ir siltuma daudzums, ir īpašais siltums no vielas, kas veido ķermeni, ir ķermeņa masa, ir temperatūras starpība.

Siltuma daudzuma mērvienība ir J (jūle) vai fekāli (kalorijas).

Faktiski siltuma enerģija ir ķermeņa iekšējā enerģija, kas nozīmē, ka siltuma zudums ir ķermeņa iekšējās enerģijas samazināšanās, un siltums palielinās. Specifiskā siltumietilpība ir vielas pazīmes, kas norāda uz tās spēju uzkrāt iekšējo (termisko) enerģiju. Jo mazāks tas ir, jo vieglāk ir sildīt vai atdzesēt vielu. Tas nav proporcionāls blīvumam, tas ir, blīvāka viela ne vienmēr siltinās daudz vieglāk nekā mazāk blīvs. Viena no vielām ar augstu siltuma jaudu ir ūdens (J / (kg * K)).

Tabula siltuma daudzuma aprēķināšanai dažādos termiskos procesos,

Tabula par siltuma daudzuma aprēķinu dažādos termiskos procesos, kas saistīti ar vielas agregācijas stāvokļa izmaiņām.

Slaidu 7 uzrādīšanas "valsts matērijas" uz nodarbības fizikas par tēmu "Termiskā parādības"

Izmēri: 960 x 720 pikseļi, formāts: jpg. Lai lejupielādētu bezmaksas slaidu fizikas klasē, ar peles labo pogu noklikšķiniet uz attēla un noklikšķiniet uz Saglabāt attēlu kā. " Jūs varat lejupielādēt visu prezentāciju "Agregātu stāvokli matter.ppt" zip arhīvā, kura izmērs ir 115 KB.

Termiskās parādības

"Siltuma fenomeni" - gaidāmais rezultāts. Novērošanas salīdzinājums Apmācības analīzes problēma. Mērķis: Iepazīstināt studentus ar termiskām parādībām. Izglītojošo aktivitāšu organizēšanas formas. 8.sadaļas "Termiskās parādības" metodiskā izstrāde. Pabeigts: vidusskolas fizikas skolotājs № 185 Simonova T. A. Frontal Group Individuālās nodarbības-semināri Darbs mazās grupās.

"Temperatūras un siltuma līdzsvars" - Temats: "Temperatūra". Kelvina skala. Temperatūras īpašības: Izmēra molekulu vidējo kinētisko enerģiju. Celsija skala. Temperatūra Mācīšanās mērķis: Fizikas nodarbības fragments 10. Pakāpē.

"Siltuma starojums" - siltumvadītspēja dabā un tehnoloģija. Siltuma starojums. Saskaņo ķermeņa temperatūru. Proporcionalitātes koeficientu sauc par siltumvadītspējas koeficientu. Siltumvadītspējas piemēri: starojuma piemēri. Konvekcija. Konvekcijas piemēri.

"Brūna kustība" - okulārs. Secinājumi: Zema temperatūra (1 min). Brauila kustības loma. MIKROSKOP NIKON eclipse LV 100. Monitors. Akvarelis. 1906. gadā viņš sāka veikt eksperimentus, kas apstiprināja Einšteina teoriju. Izpētīt Brauila kustības atklāšanas nozīmi zinātnes attīstībā. Marian Smoluchowski (1872-1917).

"Absolūtā temperatūra" - Nodarbību mērķi: Izotermiskās procesa grafiks. Izobāriskā procesa grafiks tiek saukts par ISOBARA un vizualizēts V-T diagrammā. Absolūtā temperatūra - temperatūra Kelvina mērogā t = -273 ° C - absolūtais nulle. Plānojiet izohora procesu. Līmenis, kas atbilst izotermiskajam procesam p-V diagrammā, sauc ISOTHERM.

"Cieto vielu īpašības" - kristālisko vielu īpašības nosaka kristālu režģu struktūra. Kristālu fizikālās īpašības. Salīdzinošā pazīme. Diamonds Vienkristāli. Polikristāli. Amorfs Atomu izvietojums kristāla režģos ne vienmēr ir pareizs. Kļūdas kristāla režģos. Fizikas stunda uz tēmu: "Cieto vielu īpašības".

Kopumā tēma "Termiskās parādības" 23 prezentācijas

Top