Физикаға қатысты табиғи құбылыстар және т.б. туралы физика мақалалары.
Жүйелер мен қоршаған ортаны түсіну
Жүйе – зерттелетін объект немесе объектілер тобы. Әлемдегі басқа объектілер қоршаған орта деп аталады. Әдетте, жүйе қоршаған ортадан «бөлгіш/шектеуші/бөлгіш» арқылы бөлінеді.
Мысалы, термостағы суды зерттегіміз келеді делік. Термостың ішіндегі су жүйені құрайды, ал термостың сыртындағы ауа және басқа заттар қоршаған ортаны құрайды. Термостың қабырғалары, ішіндегі шыны да, сыртындағы пластик те бөлгіш қызметін атқарады. Су термосы - бір мысал.
Жасырын жылуды түсіну
Егер сіз сынап термометрін суық су мен мұз қоспасы бар ыдысқа салсаңыз, төмен қарай жылжығаннан кейін сынап бетінің қозғалмайтынын немесе қозғалмайтынын байқайсыз. Сынап беті судың балқу температурасына немесе судың қату температурасына (0 ° C) жеткеннен кейін қозғалуын тоқтатады. Егер ыдыс ашық болса, жылу жоғары температурадағы ауадан төмен температурадағы мұз бен су қоспасына өтеді. Ауадан келетін қосымша жылу мұздың еруіне әкеледі. Мұз еріген сайын мұз бен су қоспасының температурасы өзгере ме? Мұз еріген сайын су мен мұз қоспасының температурасы өзгермейді.
Меншікті жылу сыйымдылығы (c) – заттың бір масса бірлігінің (m) температурасын (T) бір градусқа көтеру үшін қажетті жылу мөлшері (Q) . c формуласы:
Халықаралық бірліктер жүйесі Дж/кг/К құрайды.
Нысанның меншікті жылу сыйымдылығы температурамен өзгереді. Егер температураның өзгеруі тым үлкен болмаса, мәнді тұрақты деп санауға болады. Төменде 1 атм қысымдағы және 20 ° C температурадағы бірнеше нысан үшін c мәндері келтірілген (тәжірибелік жолмен алынған).
Егер температурасы әртүрлі заттар бір-бірімен жанасса, жылу табиғи түрде температурасы жоғары заттан температурасы төмен затқа ауысады. Екі зат жылулық тепе-теңдікке жеткенде жылу беру тоқтайды. Жылу беру жанасатын заттардың температурасының өзгеруіне әкеледі деп айтуға болады. Осы қысқаша түсініктемеге сүйене отырып, жылу (Q) затқа және сол заттың температурасының өзгеруіне (дельта T) байланысты деген қорытындыға келуге болады . Әрбір заттың массасы ( m ) бар және заттың түрі де әртүрлі.
Жылу өлшем бірлігі - калория (қысқартылған кал). Калория - 1 грамм судың температурасын 1 C o -қа көтеру үшін қажетті жылу мөлшері (дәл 14,5 o C-тан 15,5 o C-қа дейін). Қажетті жылу мөлшері әр түрлі су температурасы үшін әртүрлі. Жылудың бірдей мөлшері үшін су температурасының 1 C o-ға жоғарылауы тек 14,5 o C және 15,5 o C аралығында болады. Жиі қолданылатын жылу өлшем бірлігі, әсіресе тағамның энергия құндылығын білдіру үшін, килокалория (ккал). 1 ккал = 1000 калория. 1 ккал-дың тағы бір атауы = 1 калория (бас әріппен К). Британдық жүйе үшін жылу өлшем бірлігі - Btu (британдық жылу бірлігі). 1 Btu = 1 фунт судың температурасын 1 F o -ға көтеру үшін қажетті жылу мөлшері (дәл 63 o F-тан 64 o F-қа дейін).
Су аномалияларын түсіну
Әрбір зат заттың температурасы жоғарылаған кезде кеңейеді (көлемі артады) және заттың температурасы төмендеген кезде кішірейеді (көлемі азаяды). Су да температура жоғарылаған кезде кеңейеді және температура төмендеген кезде кішірейеді, бірақ 0 ° C – 4 ° C температурада емес. 0 ° C және 4 ° C температура аралығында температура жоғарылаған сайын су көлемі азаяды (су кішірейеді). Егер суды 0 ° C температурада қыздырсақ , су неғұрлым ыстық болса, су көлемі соғұрлым азаяды. Су 4 ° C температураға жеткенде кішірейу процесі тоқтайды. 4 ° C жоғары температурада су көлемі температура жоғарылаған сайын артады (су кеңейеді). Керісінше, температура 4 ° C-тан 0 ° C-қа дейін төмендеген кезде су кеңейеді (су көлемі артады). Судың бұл ерекшелігі су аномалиясы деп аталады.
Егер сіз электр кабельдерін мұқият бақыласаңыз, олардың босаңсу салдарынан төмен қарай иілгенін байқайсыз. Неліктен электр кабельдері жай ғана керілудің орнына әдейі босатылады? Шығыс Нуса-Тенгарадағы Флорес пен Лембатадағы шатырлардың көпшілігі мырыштан (Zn) жасалған. Күндіз немесе түнде мырыш шатырлары шу шығарады. Неліктен мырыш шу шығарады? Егер сіз Ява аралында тұрсаңыз, теміржол рельстерін байқаған боларсыз. Рельс қосылыстарында саңылаулар бар. Рельс қосылыстарындағы бұл саңылаулардың қызметі қандай? Кеңейту тақырыбына қатысты ойлануға және сұрауға болатын көптеген нәрселер бар.
Егер біз әртүрлі термометрлерді, мысалы, сынап термометрін және спирт термометрін калибрлесек , екі термометрдің де шкаласы тек 0 ° C (немесе 32 ° F) және 100 ° C (немесе 212 ° F) температурада бірдей болады. Егер біз ауа температурасын өлшеу үшін екі термометрді де қолдансақ, әр термометр көрсететін сандар міндетті түрде бірдей болмайды. Сынап термометрі 48 ° C, ал спирт термометрі 46 ° C көрсетуі мүмкін. Себебі сынап пен спирттің кеңею жылдамдығы әртүрлі. Сол сияқты, басқа термометр түрлерінде, мысалы, биметалл термометрлерде және т.б. осылайша анықталған температура шкаласы қолданылатын материалдардың қасиеттеріне өте тәуелді.
Цельсий және Фаренгейт шкалалары әртүрлі температура шкалалары болып табылады. Егер заттың температурасы Цельсиймен өлшеніп, көрсетілсе, содан кейін біз заттың температурасын Фаренгейтпен көрсеткіміз келсе, біз Цельсийден Фаренгейтке түрлендіреміз. Бұл бөлімде біз температура өзгерістерін қалай түрлендіруді немесе орындауды үйренеміз.
1 атм қысымда Цельсий термометрі үшін мұз нүктесінің температурасы = 0 oC, ал Фаренгейт термометрінің шкаласы = 32 oF. Керісінше, 1 атм қысымда Цельсий шкаласы бойынша термометр үшін бу нүктесінің температурасы = 100 oC, ал Фаренгейт термометрінің шкаласы = 212 oF. Төмендегі суретке назар аударыңыз!
Термометр шкаласы түрлері
Термометрді температураны өлшеу үшін пайдалану үшін оны шкала бойынша анықтау қажет. Екі жиі қолданылатын термометр шкаласы - Цельсий шкаласы және Фаренгейт шкаласы. Индонезияда ең көп қолданылатын температура шкаласы - Цельсий шкаласы. Цельсий шкаласының тағы бір атауы - Цельсий шкаласы. Цельсий = жүз қадам. Фаренгейт шкаласы көбінесе Америка Құрама Штаттарында немесе қысы суық елдерде қолданылады. Ғылымдағы ерекше маңызды температура шкаласы - абсолюттік шкала немесе Кельвин шкаласы. Кельвин шкаласы кейінірек талқыланады.
Цельсий және Фаренгейт шкалалары судың қату және қайнау температураларын бекітілген нүктелер ретінде пайдаланады. Заттың қату температурасы - қатты және сұйық фазалар жылулық тепе-теңдікте болатын температура . Керісінше, заттың қайнау температурасы - сұйық және газ фазалары жылулық тепе-теңдікте болатын температура. Қату және қайнау температуралары әрқашан ауа қысымымен өзгереді, сондықтан алдымен ауа қысымын анықтау керек. Біз әдетте 1 атм (бір атмосфера) болатын стандартты қысымды қолданамыз. Атмосфера - ауа қысымының бірлігі.