Նյութ. Ջերմության, ջերմահաղորդականության, ջերմունակության սահմանումը
Երբևէ խմե՞լ եք սառը թեյ, սառը կաթ, սառը օշարակ և այլն: Սառը թեյ պատրաստելիս մենք սովորաբար բաժակի մեջ տաք կամ տաք ջուր ենք խառնում սառցե խորանարդիկների հետ: Տաք ջուրը կամ տաք ջուրն ունի ավելի բարձր ջերմաստիճան, մինչդեռ սառցե խորանարդիկներն ունեն ավելի ցածր ջերմաստիճան: Որոշ ժամանակ դիպչելուց հետո սառցե խորանարդիկների և տաք թեյի խառնուրդը վերածվում է սառը թեյի (սառցե խորանարդիկների և տաք թեյի խառնուրդը հասել է նույն ջերմաստիճանի): Նույն գործընթացը տեղի է ունենում, երբ մենք տաք ջուրը խառնում ենք սառը ջրի հետ: Դիպչելուց հետո տաք և սառը ջուրը վերածվում են տաք ջրի (տաք և սառը ջրի խառնուրդը հասել է նույն ջերմաստիճանի): Ինչո՞ւ կարող են այս առարկաները հասնել նույն ջերմաստիճանի դիպչելուց հետո:
Ջերմության սահմանումը
Երբ առարկաները տարբեր են սուհու Երբ երկու առարկաներ դիպչում են միմյանց, ջերմափոխանակումը, որը հաճախ անվանում են ջերմություն, տեղի է ունենում ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող առարկայից դեպի ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող առարկան։ Այս ջերմափոխանակումը դադարում է, երբ շփման մեջ գտնվող առարկաները հասնում են նույն ջերմաստիճանին։ Օրինակ, եթե մենք տաք ջուրը խառնում ենք սառը ջրի հետ, ջերմությունը սովորաբար տեղափոխվում է տաք ջրից դեպի սառը ջուրը։ Երբ մենք տաք երկաթը դնում ենք սառը ջրի մեջ, ջերմությունը տեղափոխվում է ավելի տաք երկաթից դեպի ջուրը։ Ջերմության հոսքը դադարում է, երբ երկաթը և ջուրը հասնում են նույն ջերմաստիճանին։ Երբ բժիշկը կամ բուժքույրը ջերմաչափ է ամրացնում ձեր մարմնին, ջերմությունը տեղափոխվում է ձեր մարմնից դեպի ջերմաչափը։ Այս ջերմափոխանակումը դադարում է, երբ ձեր մարմինը և ջերմաչափը հասնում են նույն ջերմաստիճանին։ Եթե օգտագործվող ջերմաչափը սնդիկային ջերմաչափ է, երբ ձեր մարմինը և ջերմաչափը հասնում են նույն ջերմաստիճանին, սնդիկի մակերեսը դադարում է շարժվել։ Սնդիկի մակերեսին ցույց տրված թիվը ձեր մարմնի ջերմաստիճանն է այդ պահին։
Բնականաբար, ջերմությունը բնականաբար տեղափոխվում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմիններից դեպի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմիններ։ Ջերմափոխանակում հակված է հավասարեցնել միմյանց հետ շփվող առարկաների ջերմաստիճանը։ 18-րդ դարում ֆիզիկոսները կասկածում էին, որ ջերմային հոսքը հեղուկի շարժումն է՝ անտեսանելի տեսակի հեղուկ (հեղուկները նյութեր են, որոնք կարող են հոսել։ Հեղուկների մեջ են մտնում հեղուկներն ու գազերը։ Ջուրը (հեղուկ) հեղուկ է, քանի որ կարող է հոսել։ Օդը նույնպես հեղուկ է, քանի որ կարող է հոսել)։ Այս հեղուկը կոչվում է cալորիկ։ Տեսություններ այն մասին, թե cալորիկ այլևս չի օգտագործվում, քանի որ փորձի արդյունքների հիման վրա գոյություն ունի կալորիականություն սա չի կարող ապացուցվել։
19-րդ դարում անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Պրեսկոտ Ջոուլը (1818–1889) ուսումնասիրեց, թե ինչպես տաքացնել ջուրը տարայի մեջ՝ օգտագործելով խառնիչ անիվի մեթոդը։ Իր փորձերի արդյունքների հիման վրա Ջոուլը համեմատություն կատարեց կրակով տաքացված ջրի հետ։ Երբ բոցը և ջուր պարունակող տարան շփվում են, ջերմությունը բոցից (բարձր ջերմաստիճան) փոխանցվում է ջրին (ցածր ջերմաստիճան)։ Կրակի հետ շփման պատճառով ջրի ջերմաստիճանի բարձրացման և խառնիչ անիվի կատարած աշխատանքի պատճառով ջրի ջերմաստիճանի բարձրացման միջև համեմատություն կատարելուց հետո, Ջոուլը եզրակացրեց, որ ջերմությունը էներգիա է, որը տեղափոխվում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմիններից դեպի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմիններ։ Kջերմությունը էներգիա չէ (ջերմությունը էներգիայի որոշակի տեսակ չէ, ինչպես կինետիկ էներգիան, պոտենցիալ էներգիան, քիմիական էներգիան և այլն):. Kալոր է էներգիայի փոխանցում ջերմաստիճանի տարբերությունների պատճառովԱյսպիսով, երբ ջերմությունը հոսում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին, էներգիան իրականում փոխանցվում է բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին։ Էներգիայի փոխանցումը դադարում է, երբ շփման մեջ գտնվող մարմինները հասնում են նույն ջերմաստիճանի կամ ջերմային հավասարակշռություն.
Ջերմային հաղորդունակություն
Ինչո՞ւ են խոհանոցային սպասքի մեծ մասը պատրաստված ալյումինից: Ենթադրենք, որ ձեր ձախ ձեռքը բռնում է մետաղի մի կտոր, իսկ աջը՝ ապակի, և դուք դիպչում եք մետաղին և ապակուն՝ կրակի առաջացմանը: Արդյո՞ք ձեր ձախ, թե՞ աջ ձեռքը ավելի արագ կզգա ջերմությունը: Այս հարցերը, և գուցե նաև այլ հարցեր, որոնք կարող եք տալ, վերաբերում են առարկայի ջերմահաղորդականությանը: Առարկայի ջերմահաղորդականությունը դրա ունակությունն է... ջերմության փոխանցում առարկայի միջով։ Բարձր ջերմահաղորդականություն (k) ունեցող առարկաները հաղորդիչներ են։ ջերմություն լավ (լավ ջերմահաղորդիչ): Մյուս կողմից, առարկաները, որոնք ունեն ջերմային հաղորդունակություն Փոքրը վատ ջերմահաղորդիչ է (վատ ջերմահաղորդիչ):
Ջերմային հզորություն
Ջերմային հզորությունը (C) քանակն է ջերմություն անհրաժեշտ է բարձրացնել սուհու բոլոր մարմինները մեկ աստիճանով։ Ջերմունակության բանաձևը՝
C = մկ
Նկարագրություն՝ C = ջերմունակություն, m = մարմնի զանգվածը, c = տեսակարար ջերմություն օբյեկտ
