Макала Жылуулуктун аныктамасы Жылуулуктун механикалык эквиваленти Жылуулуктун теңдемеси
1. Жылуулуктун аныктамасы
Эгерде температура айырмасы бар нерселер бири-бирине тийсе, жогорку температурадагы нерселерден төмөнкү температурадагы нерселерге жылуулук өткөрүлөт. Жылуулуктун өткөрүлүшү нерселерге тийгенде бирдей температурага жеткенден кийин токтойт. Мисалы, ысык сууну муздак суу менен аралаштырсак, жылуулук көбүнчө ысык суудан муздак сууга өтөт. Ысык үтүктү муздак сууга салганда, жылуулук үтүктөн сууга өтөт. Темир менен суу бирдей температурага жеткенден кийин жылуулук агып токтойт. Медайым термометрди денеңизге бекиткенде, жылуулук...
Денеңиз термометрге барат. Денеңиз жана термометр бирдей температурага жеткенде жылуулуктун берилиши токтойт. Эгерде колдонулган термометр сымап термометри болсо, анда денеңиз жана термометр бирдей температурага жеткенде, сымаптын бети кыймылын токтотот. Сымаптын бетинде көрсөтүлгөн сан - ошол учурдагы денеңиздин температурасы.
Албетте, жылуулук жогорку температурадагы объектилерден автоматтык түрдө өтөт
төмөн температурадагы объектилер. Жылуулуктун алмашуусу бири-бирине тийген объектилердин температурасын теңдештирүүгө жакын. 18-кылымда физиктер жылуулук агымы суюктуктун, көрүнбөгөн суюктуктун кыймылы деп божомолдошкон (суюктук - агып кете алган зат. Суюктукка суюк жана газ түрүндөгү материалдар кирет. Суу (суюктук) агып кете алгандыктан суюктукту камтыйт. Аба да суюктукту камтыйт, анткени ал агып кете алат). Суюктук калория деп аталат. Калориялар теориясы мындан ары колдонулбайт, анткени эксперименттин жыйынтыктарына таянып, бул калориянын бар экендигин далилдөө мүмкүн эмес. 19-кылымда англиялык физиги Джеймс Прескотт Джоул (1818-1889) аралаштыруучу дөңгөлөктү колдонуп, идиштеги сууну кантип ысытууну үйрөнгөн.
Эксперименттин жыйынтыктарына таянып, Джоул от менен ысытылган суу менен салыштыруу жүргүзгөн. Жалын жана суу салынган идиш тийгенде, жылуулук оттон (жогорку температура) сууга (төмөнкү температура) өтөт. От менен тийүүдөн улам суунун температурасынын жогорулашы менен аралаштыргычтын ишинен улам суунун температурасынын жогорулашын салыштыргандан кийин, Джоул жылуулук жогорку температурадагы объекттен төмөнкү температурадагы объектке өткөн энергия деген жыйынтыкка келген. Жылуулук энергия эмес (жылуулук белгилүү бир энергия түрү эмес, мисалы, кинетикалык энергия, потенциалдык энергия, химиялык энергия ж.б.). Жылуулук - бул температуранын айырмачылыктарынан улам өткөн энергия. Ошентип, жылуулук жогорку температурадагы объекттерден төмөнкү температурадагы объекттерге өткөндө, энергия жогорку температурадагы объекттерден төмөнкү температурадагы объекттерге өтөт. Энергиянын берилиши объекттерге тийгенде бирдей температурага жеткенден кийин токтойт.
2. Жылуулуктун бирдиги жана жылуулуктун механикалык эквиваленти
Жылуулук бирдиктери - бул калориялар (кыскартылган түрдө кал). Калориялар - бул 1 грамм суунун температурасын 1 градуска көтөрүү үчүн керектүү жылуулуктун көлөмү.o (тактап айтканда, 14.5тен баштап o15.5 үчүн C oC). Керектүү жылуулуктун көлөмү суунун ар кандай температурасында ар кандай болот. Жылуулуктун бирдей көлөмү үчүн суунун температурасы 1°C жогорулагандаo 14.5 градус температуранын ортосунда гана пайда болот o15.5 үчүн C oC. Жылуулук бирдиктери көп колдонулат, айрыкча тамак-аш энергиясынын баалуулугу килокалория (ккал) экенин көрсөтүү үчүн. 1 ккал = 1000 калория. 1 ккалдан башка аталыштар = 1 калория (чоң K тамгасы). Британ системасынын жылытуу бирдиги Btu (британ жылуулук бирдиги). 1 Btu = 1 фунт (0.45 кг) суунун температурасын 1 Фого көтөрүү үчүн керектүү жылуулуктун көлөмү (дал 63төн баштап). oF ден 64ке чейин oF).
Жылуулук энергия менен байланыштуу, андыктан биз жылуулук бирдиктери менен энергия бирдиктеринин ортосундагы байланышты билишибиз керек. Джоуль жана башка окумуштуулар тарабынан жүргүзүлгөн эксперименттердин негизинде 4.186 Джоульдук эмгек 1 калория жылуулукка барабар экени белгилүү.
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 жана 1 ккал = 4186 жылуулуктун механикалык эквиваленти деп аталат)
3. Жылуулуктун теңдемеси
Эгерде температура айырмасы бар объектилер бири-бирине тийсе, анда жылуулук табигый түрдө жогорку температурадагы объектилерден төмөнкү температурадагы объектилерге өтөт. Эки объект тең жылуулук тең салмактуулугунда болгондон кийин жылуулук алмашуу токтойт. Жылуулук алмашуу бири-бирине тийген объектилердин температурасынын өзгөрүшүнө алып келет. Бул кыскача түшүндүрмөгө таянып, жылуулуктун (Q) объект менен байланышы бар жана объектинин температурасынын (ΔT), объектинин массасынын (m) жана объектинин түрүнүн өзгөрүшү жөнүндө тыянак чыгарууга болот.
Жылуулук (Q) менен температуранын өзгөрүшүнүн (ΔT) ортосундагы байланыш
Жылуулук канчалык көп болсо, температуранын өзгөрүшү ошончолук чоң болот. Жылуулуктун көлөмү (Q) объекттин температурасынын өзгөрүшүнө пропорционалдуу деген тыянак чыгарууга болот.
Q α ΔT —– Салыштыруу 1
Жылуулук (Q) менен нерселердин массасынын (m) ортосундагы байланыш
Жылуулуктун көлөмү (Q) объекттин температурасынын өзгөрүшүнө пропорционалдуу. Суу канчалык көп болсо, суунун температурасын жогорулатуу үчүн ошончолук көп жылуулук талап кылынат.
Q α m —– Салыштыруу 2
Жылуулук (Q) менен объекттин түрүнүн (c) ортосундагы байланыш
Нерсенин температурасын көтөрүү үчүн талап кылынган жылуулук анын түрүнө пропорционалдуу.
Q α c —– Салыштыруу 3
Жогорудагы үч салыштыруу теңдемеде бириктирилет:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Бул жылуулуктун теңдемеси.
Сүрөттөмө: Q = жылуулук (Джоуль), m = нерсенин массасы (кг), c = салыштырмалуу жылуулук (Дж / кг C o же K)
