Жылуулук жана фазанын өзгөрүшү – көйгөйлөр жана аларды чечүү жолдору
1. Графикке таянып, CD процессинде 5 кг суу канча жылуулукту сиңирип алат? Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу = 4,200 Дж/кг o C.
Белгилүү:
Массасы (м) = 5 кг
Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (с) = 4200 Дж/ кг oC
Баштапкы температура (T1 ) = 0 o C
Акыркы температура (T2 ) = 10 o C
Температуранын өзгөрүшү (ΔT) = 10 o C – 0 o C = 10 o C
Каалаган: Жылуулук (Q)
Чечим:
Q = mc ΔT = (5 кг)(4200 Дж/кг o C)(10 o C) = (5)(4200 Дж)(10) = (50)(4200 Дж) = 210 000 Джоул
2. Эгерде муздун салыштырмалуу жылуулугу 2100 Дж/кг o C жана муздун эрүү жылуулугу 336 000 Дж/кг болсо, анда AC процессинде 20 грамм муз канча жылуулук сиңирип алат?
Белгилүү:
Муздун массасы (м) = 200 грамм = 200/1000 килограмм = 0.2 килограмм
Салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу (с) = 2100 Дж/кг oC
Муздун эрүү жылуулугу (L F ) = 336 000 Дж/кг
Керектүү: Кондиционер процессинде муз тарабынан сиңирилген жылуулук
Чечим:
AB процессинде муз жылуулукту сиңирип, анын температурасын -10 ° Cден 0 ° Cге чейин өзгөртөт.
Q = mc ΔT
Q = жылуулук, m = муздун массасы, c = муздун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу, ΔT = температуранын өзгөрүшү
Q 1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Джоуль
BC процессинде жылуулук сиңирилип, бардык муз сууга айланат. Бул процессте фаза гана өзгөрөт жана температура өзгөрбөйт. Муз менен суунун температурасы 0 ° C бойдон калат.
BC процессинде сиңирилген жылуулук:
Q 2 = м L F = (0.2 кг)(336 000 Дж/кг) = 67 200 Джоул
AC процессинде сиңирилген жылуулук:
Q = Q 1 + Q 2 = 4200 Джоуль + 67,200 Джоуль = 71,400 Джоуль
3. 2 кг салмактагы суу ысытылганда, суу буулануу жылуулугу = 2.27 x 106 Дж /кг, суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу = 4,200 Дж/кг оКл жана атмосфералык басым 1 атм, BC процессинде суу канча жылуулук сиңирген?
Белгилүү:
Масса (м) = 2 кг
Суунун буулануу жылуулугу (L V ) = 2.27 x 106 Дж/кг
Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (с) = 4,200 Дж/ кг oC
Керектүү: BC процессинде сиңирилген жылуулук.
Чечим:
AB процессинде суунун температурасын 60 ° Cден 100 ° Cге чейин көтөрүү үчүн жылуулук сиңирилип алынат.
Q = м L V = (2 кг)(2.27 x 10 6 Дж/кг) = 4.54 x 10 6 Джоуль = 4540 x 10 3 Джоуль = 4540 кило Джоуль
4. Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, эгер муздун массасы 500 грамм болсо, салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу 2100 Дж/кг о С, ал эми муздун эришинин жашыруун жылуулугу 336 000 Дж/кг. P–Q–R процессинде талап кылынган жылуулукту аныктагыла.
Белгилүү:
Муздун массасы (м) = 500 грамм = 500/1000 кг = 0.5 кг
Муз үчүн салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу (с) = 2100 Дж/ кг oC
Эрүүнүн жашыруун жылуулугу (L F ) = 336 000 Дж/кг
Каалаган: Жылуулук
Чечим:
PQ процесси = муздун температурасын -4 ° Cден 0 ° Cге чейин көтөрүү үчүн сиңирилген жылуулук
QR процесси = муздун сууга айланышы үчүн муз сиңирген жылуулук.
Процесс учурунда сиңирилген жылуулуктун PQ формуласы төмөнкү формула менен эсептелет:
Q = mc ΔT
Q = жылуулук, m = масса, c = муздун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу, ΔT = температуранын өзгөрүшү
Процесс учурунда сиңирилген муздун PQ өлчөмү төмөнкү теңдеменин жардамы менен эсептелет:
Q = (0.5 кг)(2100 Дж/кг о С)(0 о С-(-4 о С))
Q = (0.5 кг)(2100 Дж/кг o C)(0 o C + 4 o C)
Q = (0.5 кг) (2100 Дж/кг o C) (4 o C)
Q = (0.5)(2100 Дж)(4)
Q = 4200 Джоуль
Процесс учурунда сиңирилген жылуулуктун QR коэффициенти төмөнкү теңдемени колдонуу менен эсептелет:
Q = м L F
Q = (0.5 кг)(336 000 Дж/кг)
Q = (0.5)(336 000 Дж)
Q = 168,000 Джоуль
Жалпы жылуулук:
Q = 4200 Джоуль + 168 000 Джоуль
Q = 172,200 Джоуль
Q = 172.2 кило Джоуль
Q = 172.2 кДж
5. Массасы 50 грамм болгон муз -5 ° C температурадан 60 ° C температурада сууга ысытылган . Эгерде муздун эрүү жылуулугу 80 кал/грамм, муздун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу 0.5 кал/грамм ° C, ал эми суунун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу 1 кал/грамм ° C болсо, CD процессинде талап кылынган жылуулукту аныктагыла.
Белгилүү:
Муздун массасы = суунун массасы (м) = 50 грамм 
Муздун эришинин жашыруун жылуулугу (L F ) = 80 кал/грамм
Муздун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (c муз) = 0.5 кал/грамм o C
Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу ( суу) = 1 кал/грамм oC
Керектүү: Процессте талап кылынган жылуулук CD
Чечим:
А дан В га чейинки процессте муздун температурасын -5 ° C дан 0 ° C га чейин көтөрүү үчүн жылуулук колдонулат. Жылуулук төмөнкү теңдеменин жардамы менен эсептелет: Q = mc ΔT, мында Q = жылуулук, m = муздун массасы, c = муздун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу, ΔT = температуранын -5 ° C дан 0 ° C га чейин өзгөрүшү.
В процессинен С процессине чейин жылуулук бардык музду эритип, сууга айландыруу үчүн колдонулат. Бул процессте температура өзгөрбөйт. Жылуулук төмөнкү теңдемени колдонуу менен эсептелет: Q = m L F , мында Q = жылуулук, m = муздун массасы, L F = муздун эришинин жашыруун жылуулугу.
C дан D га чейинки процессте суунун температурасын 0 ° C дан 60 ° C га чейин көтөрүү үчүн жылуулук колдонулат. Жылуулук төмөнкү теңдеме менен эсептелет: Q = mc ΔT, мында Q = жылуулук, m = суунун массасы, c = суунун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу, ΔT = температуранын 0 ° C дан 60 ° C га чейин өзгөрүшү.
С процессинен D процессине чейин талап кылынган жылуулук:
Q = mc ΔT = (50 грамм)(1 кал/грамм o C)(60 o C-0 o C) = (50)(1)(60) кал = 3000 кал
6. Эгерде муздун массасы 1 кг, муздун салыштырма жылуулугу 2100 Дж/кг o C, муздун жашыруун эрүү жылуулугу 336 000 Дж/кг жана суунун салыштырма жылуулугу 4200 Дж/кг o C болсо, анда PQR процессинде талап кылынган жылуулукту аныктагыла.
Белгилүү:
Муздун массасы = 1 кг
Муздун эришинин жашыруун жылуулугу (L F ) = 336 000 Дж/кг
Муздун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (c муз) = 2,100 Дж/ кг oC
Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (с суу) = 4,200 Дж/ кг oC
Керектүү: Процессте талап кылынган жылуулук PQR
Чечим:
Pден Qге чейинки процессте муздун температурасын -5 ° Cден 0 ° Cге чейин көтөрүү үчүн жылуулук колдонулат. Жылуулук төмөнкү теңдеменин жардамы менен эсептелет: Q = mc ΔT, мында Q = жылуулук , m = муздун массасы , c = муздун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу, ΔT = температуранын -5 ° Cден 0 ° Cге чейин өзгөрүшү.
P дан Q га чейинки процессте талап кылынган жылуулук:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Джоуль
Qден Rге чейинки процессте бардык музду сууга эритүү үчүн талап кылынган жылуулук. Бул процессте температура өзгөрбөйт. Жылуулук бул теңдемени колдонуу менен эсептелет: Q = m L F , мында Q = жылуулук , m = муздун массасы , L F = муздун эришинин жашыруун жылуулугу.
Q дан R га чейинки процессте талап кылынган жылуулук:
Q = m L F = (1)(336,000) = 336,000 Джоуль
Жалпы жылуулук:
10,500 + 336,000 = 346,500 Джоуль
- Жашыруун жылуулук деген эмне?
- жоопЖашыруун жылуулук – бул заттын температурасын өзгөртпөстөн анын фазасын өзгөртүү үчүн талап кылынган жылуулук энергиясы. Ал фазалык өзгөрүүлөр учурунда молекулалар аралык байланыштарды үзүү же түзүү үчүн зарыл болгон энергияны билдирет.
- Эмне үчүн температура фазалык алмашуу учурунда туруктуу бойдон калат?
- жоопФазанын алмашуусу учурунда берилген же алынып салынган бардык жылуулук энергиясы заттын фазасын өзгөртүү үчүн колдонулат. Бул энергия заттын кинетикалык энергиясын же температурасын жогорулатуу үчүн эмес, молекулалар аралык байланыштарды үзүү же түзүү үчүн колдонулат.
- Эригүүнүн жашыруун жылуулугу менен буулануунун жашыруун жылуулугунун ортосунда кандай айырма бар?
- жоопЭрүүнүн жашыруун жылуулугу заттын эрүү температурасында катуу абалдан суюк абалга (же тескерисинче) өтүшү үчүн талап кылынган жылуулук энергиясын билдирет. Буулоонун жашыруун жылуулугу заттын кайноо температурасында суюк абалдан газ абалына (же тескерисинче) өтүшү үчүн талап кылынган жылуулук энергиясын билдирет.
- Эмне үчүн шамалдуу күнү бассейнден чыкканда, абанын температурасы жылуу болсо да, үшүп калабыз?
- жоопСуу терибизден бууланып кеткенде, ал суюктуктан бууга өтүү фазасына өтөт. Бул процесс энергияны талап кылат, ал терибизден жылуулук түрүндө алынат, натыйжада терибиз салкындай сезилет.
- Эмне үчүн 100°C температурадагы буу 100°C кайнак сууга караганда кооптуураак?
- жоопБуу кайнак сууга караганда көбүрөөк энергияны камтыйт, анткени ал суудан бууга өтүү фазасында буулануунун жашыруун жылуулугун сиңирип алган. Буу териге конденсацияланганда, ал бул кошумча энергияны бөлүп чыгарып, кайнак сууга караганда катуу күйүктөргө алып келет.
- Музга туз кошуу анын эрүү температурасын кантип төмөндөтөт?
- жоопТуз кошуу муз-суу аралашмасынын эриши менен тоңушунун ортосундагы тең салмактуулукту бузат. Бул адаттагыдан төмөн температурада көбүрөөк муздун эришине алып келет, бул аралашманын тоңуу температурасын натыйжалуу төмөндөтөт.
- Эмне үчүн тердөө ысык күнү денени салкындатууга жардам берет?
- жоопТер териден бууланганда суюктуктан газ абалына өтөт. Бул буулануу процесси энергияны талап кылат, ал териден алынып, аны муздатат.
- Фазалык өзгөрүүлөрдүн контекстинде сублимация деген эмне?
- жоопСублимация – бул суюк фазадан өтпөстөн катуу заттан газ абалына түз фазалык өтүү. Жалпы мисал катары кургак муздун (катуу көмүр кычкыл газынын) түздөн-түз көмүр кычкыл газына өтүшүн келтирүүгө болот.
- Эмне үчүн температура 0°C бойдон калса да, музду эритүү үчүн жылуулук энергиясы талап кылынат?
- жоопЖылуулук энергиясы музду катуу түзүлүшүндө кармап турган молекулалар аралык байланыштарды үзүүгө жумшалат. Бул байланыштар үзүлгөндөн кийин, температура өзгөрбөсө да, муз суюк фазага өтөт.
- Басым суюктуктун кайноо температурасына кандай таасир этет?
- жоопАдатта, тышкы басымдын жогорулашы суюктуктун кайноо температурасын жогорулатат, ал эми басымдын төмөндөшү кайноо температурасын төмөндөтөт. Ошондуктан суу атмосфералык басым төмөн болгон бийик тоолуу жерлерде 100°Cден төмөн температурада кайнайт.
