მასალა: სითბოს განმარტება, თბოგამტარობა, სითბოტევადობა
ოდესმე დაგილევიათ ცივი ჩაი, ცივი რძე, ცივი სიროფი და ა.შ.? ცივი ჩაის მომზადებისას, როგორც წესი, ჭიქაში ცხელ ან თბილ წყალს ყინულის კუბებთან ვურევთ. ცხელ წყალს ან თბილ წყალს უფრო მაღალი ტემპერატურა აქვს, ხოლო ყინულის კუბებს - უფრო დაბალი. გარკვეული დროის შეხების შემდეგ, ყინულის კუბებისა და ცხელი ჩაის ნარევი ცივ ჩაიდ იქცევა (ყინულის კუბებისა და თბილი ჩაის ნარევი ერთსა და იმავე ტემპერატურას აღწევს). იგივე პროცესი ხდება, როდესაც ცხელ წყალს ცივ წყალს ვურევთ. შეხების შემდეგ, ცხელი და ცივი წყალი თბილ წყლად იქცევა (ცხელი და ცივი წყლის ნარევი ერთსა და იმავე ტემპერატურას აღწევს). რატომ შეიძლება ამ ობიექტებმა შეხების შემდეგ ერთი და იგივე ტემპერატურა მიაღწიონ?
სითბოს განმარტება
როდესაც სხვადასხვა ტემპერატურის მქონე ობიექტები ერთმანეთთან შეხებაში შედის, სითბოს გადაცემა, რომელსაც ხშირად სითბოს უწოდებენ, ხდება უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტამდე. ეს სითბოს გადაცემა წყდება, როგორც კი შეხებაში მყოფი ობიექტები ერთსა და იმავე ტემპერატურას მიაღწევენ. მაგალითად, თუ ცხელ წყალს ცივ წყალს ვურევთ, სითბო, როგორც წესი, ცხელი წყლიდან ცივ წყალში გადადის. როდესაც ცხელ რკინას ცივ წყალში ვათავსებთ, სითბო უფრო ცხელი რკინიდან წყალში გადადის. სითბოს ნაკადი წყდება, როგორც კი რკინა და წყალი ერთსა და იმავე ტემპერატურას მიაღწევენ. როდესაც ექიმი ან ექთანი თერმომეტრს თქვენს სხეულზე ამაგრებს, სითბო თქვენი სხეულიდან თერმომეტრზე გადადის. ეს სითბოს გადაცემა წყდება, როგორც კი თქვენი სხეული და თერმომეტრი ერთსა და იმავე ტემპერატურას მიაღწევენ. თუ გამოყენებული თერმომეტრი ვერცხლისწყლის თერმომეტრია, როდესაც თქვენი სხეული და თერმომეტრი ერთსა და იმავე ტემპერატურას მიაღწევენ, ვერცხლისწყლის ზედაპირი მოძრაობას წყვეტს. ვერცხლისწყლის ზედაპირზე მითითებული რიცხვი თქვენი სხეულის ტემპერატურაა იმ დროს.
ბუნებრივია, სითბო ბუნებრივად გადადის მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებიდან დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებზე. სითბოს გადაცემა, როგორც წესი, ერთმანეთთან შეხებაში მყოფი ობიექტების ტემპერატურას გაათანაბრებს. მე-18 საუკუნეში ფიზიკოსები ეჭვობდნენ, რომ სითბოს ნაკადი სითხის, უხილავი ტიპის სითხის მოძრაობა იყო (სითხეები არის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ დინება. სითხეებში შედის სითხეები და აირები. წყალი (სითხე) არის სითხე, რადგან მას შეუძლია დინება. ჰაერიც არის სითხე, რადგან მას შეუძლია დინება). ამ სითხეს კალორიულობა ეწოდა . კალორიულობის თეორია აღარ გამოიყენება, რადგან ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე ამ კალორიულობის არსებობა ვერ დამტკიცდება.
მე-19 საუკუნეში ინგლისელმა ფიზიკოსმა, სახელად ჯეიმს პრესკოტ ჯოულმა (1818-1889), შეისწავლა, თუ როგორ გაცხელებულიყო წყალი ჭურჭელში სარეველი ბორბლის გამოყენებით. თავისი ექსპერიმენტის შედეგებზე დაყრდნობით, ჯოულმა შეადარა ცეცხლით გაცხელებულ წყალს. როდესაც ალი და წყლით სავსე ჭურჭელი ერთმანეთს ეხება, სითბო ცეცხლიდან (მაღალი ტემპერატურა) წყალში (დაბალი ტემპერატურა) გადადის. ცეცხლთან კონტაქტით გამოწვეული წყლის ტემპერატურის მატებისა და სარეველის მიერ შესრულებული სამუშაოს გამო წყლის ტემპერატურის მატების შედარების შემდეგ, ჯოულმა დაასკვნა, რომ სითბო არის ენერგია, რომელიც მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტიდან დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტზე გადადის. სითბო არ არის ენერგია (სითბო არ არის ენერგიის კონკრეტული ტიპი, როგორიცაა კინეტიკური ენერგია, პოტენციური ენერგია, ქიმიური ენერგია და ა.შ.) . სითბო არის ენერგია , რომელიც ტემპერატურული სხვაობის გამო გადადის . ასე რომ, როდესაც სითბო მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტიდან დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტზე გადადის, ენერგია რეალურად მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტიდან დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტზე გადადის. ენერგიის გადაცემა წყდება, როგორც კი შეხებაში მყოფი ობიექტები იმავე ტემპერატურას ან თერმულ წონასწორობას მიაღწევენ.
თბოგამტარობა
რატომ მზადდება სამზარეულოს ჭურჭლის უმეტესობა ალუმინისგან? დავუშვათ, რომ მარცხენა ხელში უთო გიჭირავთ, მარჯვენა ხელში ჭიქა და შემდეგ რკინა და ჭიქა ცეცხლს ეხება. სითბოს უფრო სწრაფად გრძნობს მარცხენა თუ მარჯვენა ხელი? ეს კითხვები და შესაძლოა სხვა კითხვებიც, რომლებსაც დასვამთ, ობიექტის თბოგამტარობასთანაა დაკავშირებული. ობიექტის თბოგამტარობა არის ობიექტის უნარი, გადასცეს სითბო მასში. მაღალი თბოგამტარობის (k) მქონე ობიექტები სითბოს კარგი გამტარებია (კარგი თბოგამტარები). პირიქით, დაბალი თბოგამტარობის მქონე ობიექტები სითბოს ცუდი გამტარებია (ცუდი თბოგამტარები).
სითბოს სიმძლავრე
სითბოტევადობა (C) არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა მთელი ობიექტის ტემპერატურის ერთი გრადუსით ასაწევად . სითბოტევადობის ფორმულაა:
C = mc
ინფორმაცია: C = სითბოტევადობა , m = სხეულის მასა, c = სხეულის სპეციფიკური სითბოტევადობა .
