Мақала Жылудың анықтамасы Жылудың механикалық эквиваленті Жылу теңдеуі
1. Жылудың анықтамасы
Егер температура айырмашылығы бар заттар бір-біріне тиіп кетсе, жоғары температуралы заттардан төмен температуралы заттарға жылу берілуі болады. Заттарға тигеннен кейін жылу берілуі тоқтайды. Мысалы, егер біз ыстық суды суық сумен араластырсақ, жылу әдетте ыстық судан суық суға ауысады. Ыстық үтікті суық суға салған кезде жылу темірден суға ауысады. Үтік пен су бірдей температураға жеткеннен кейін жылу ағымы тоқтайды. Медбике сіздің денеңізге термометрді бекіткенде, жылу ... ауысады.
Денеңіз термометрге қарай жылжиды. Денеңіз бен термометр бірдей температураға жеткенде жылу беру тоқтайды. Егер қолданылатын термометр сынапты термометр болса, денеңіз бен термометр бірдей температураға жеткенде, сынап беті қозғалысын тоқтатады. Сынап бетінде көрсетілген сан - сол кездегі дене температураңыз.
Әрине, жылу жоғары температуралы нысандардан автоматты түрде ауысады
төмен температуралы нысандар. Жылу алмасу бір-біріне тиетін нысандардың температурасын теңестіруге бейім. 18 ғасырда физиктер жылу ағыны сұйықтықтың, көрінбейтін сұйықтықтың қозғалысы деп болжады (сұйықтық - аға алатын зат. Сұйықтыққа сұйық және газ тәрізді материалдар жатады. Суға (сұйықтыққа) сұйықтық кіреді, себебі ол аға алады. Ауаға да сұйықтық кіреді, себебі ол аға алады). Сұйықтық калория деп аталады. Калория теориясы енді қолданылмайды, себебі эксперимент нәтижелеріне сүйене отырып, бұл калорияның бар екенін дәлелдеу мүмкін емес. 19 ғасырда ағылшын физигі Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) араластырғыш дөңгелекті пайдаланып ыдыстағы суды қалай қыздыруды үйренді.
Тәжірибе нәтижелеріне сүйене отырып, Джоуль отты пайдаланып қыздырылған сумен салыстыру жүргізді. Жалын мен суы бар ыдыс жанасқанда, жылу оттан (жоғары температура) суға (төмен температура) ауысады. Отпен жанасудан су температурасының көтерілуі мен араластырғыштың жұмысына байланысты су температурасының көтерілуі арасында салыстыру жүргізгеннен кейін, Джоуль жылу дегеніміз жоғары температуралы заттан төмен температуралы затқа ауысатын энергия деген қорытындыға келді. Жылу энергия емес (жылу белгілі бір энергия түрі емес, мысалы, кинетикалық энергия, потенциалдық энергия, химиялық энергия және т.б.). Жылу дегеніміз температура айырмашылығына байланысты ауысатын энергия. Сонымен, жылу жоғары температуралы заттардан төмен температуралы заттарға ауысқанда, энергия жоғары температуралы заттардан төмен температуралы заттарға ауысады. Заттарға тигеннен кейін энергия берілуі бірдей температураға жеткенде тоқтайды.
2. Жылу өлшем бірлігі және жылудың механикалық эквиваленті
Жылулық бірліктері - калориялар (қысқартылған түрде кал). Калориялар - 1 грамм судың температурасын 1°C-қа көтеру үшін қажетті жылу мөлшері.o (дәлірек айтқанда, 14.5-тен бастап oC дейін 15.5 oC). Қажетті жылу мөлшері судың әртүрлі температурасында өзгереді. Жылу мөлшері бірдей болғанда, су температурасы 1°C-қа артады.o тек 14.5 градус температура аралығында ғана болады oC дейін 15.5 oC. Жылулық бірліктері жиі қолданылады, әсіресе тағам энергиясының құнын килокалория (ккал) деп көрсету үшін. 1 ккал = 1000 калория. 1 ккал-дан алынған басқа атаулар = 1 калория (үлкен K әрпі). Британдық жүйенің қыздыру бірлігі - Btu (британдық жылулық бірлік). 1 Btu = 1 фунт (0.45 кг) судың температурасын 1 Фо-ға көтеру үшін қажетті жылу мөлшері (дәл 63-тен бастап). oF-ден 64-ке дейін oF).
Жылу энергиямен байланысты, сондықтан біз жылу бірліктері мен энергия бірліктері арасындағы байланысты білуіміз керек. Джоуль және басқа ғалымдар жүргізген тәжірибелерге сүйене отырып, 4.186 Джоульдік жұмыс 1 калория жылуға тең екені белгілі.
1 калория = 4.186 Джоуль
1 ккал = 1000 калория = 4186 Джоуль
1 Btu = 0.24 км (778 фут). фунт = 252 калория = 1055 Джоуль
(1 калория = 4.186 Джоуль және 1 ккал = 4186 жылудың механикалық эквиваленті деп аталады)
3. Жылулық теңдеуі
Егер температура айырмашылығы бар заттар бір-біріне тиіп кетсе, жылу табиғи түрде жоғары температуралы заттардан төмен температуралы заттарға ауысады. Екі зат та жылулық тепе-теңдікте болғаннан кейін жылу беру тоқтайды. Жылу беру бір-біріне тиіп тұрған заттардың температурасының өзгеруіне әкеледі. Осы қысқаша түсініктемеге сүйене отырып, жылудың (Q) затпен байланысы бар және заттың температурасының (ΔT), заттың массасының (m) және зат түрінің өзгеруі туралы қорытынды жасауға болады.
Жылу (Q) мен температураның өзгеруі (ΔT) арасындағы байланыс
Жылу неғұрлым көп болса, температураның өзгеруі соғұрлым көп болады. Жылу мөлшері (Q) зат температурасының өзгеруіне пропорционалды деген қорытынды жасауға болады.
Q α ΔT —– Салыстыру 1
Жылу (Q) мен заттардың массасы (m) арасындағы байланыс
Жылу мөлшері (Q) зат температурасының өзгеруіне пропорционалды. Су неғұрлым көп болса, судың температурасын арттыру үшін соғұрлым көп жылу қажет.
Q α m —– Салыстыру 2
Жылу (Q) мен зат түрі (c) арасындағы байланыс
Заттың температурасын көтеру үшін қажетті жылу мөлшері заттың түріне пропорционалды.
Q α c —– Салыстыру 3
Жоғарыдағы үш салыстыру теңдеуге біріктіріледі:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Бұл жылулық теңдеуі.
Сипаттамасы: Q = жылу (Джоуль), m = заттың массасы (кг), c = меншікті жылу (Дж / кг C o немесе K)
