Ֆիզիկան և ջերմային երևույթները բավականին ընդարձակ բաժին է, որը մանրակրկիտ ուսումնասիրված է դպրոցական դասընթաց. Այս տեսության մեջ վերջին տեղը չի հատկացվում կոնկրետ քանակություններին։ Դրանցից առաջինը հատուկ ջերմային հզորությունն է:

Այնուամենայնիվ, սովորաբար անբավարար ուշադրություն է դարձվում «կոնկրետ» բառի մեկնաբանությանը: Ուսանողները պարզապես հիշում են դա որպես տրված: Ի՞նչ է դա նշանակում։

Եթե ​​նայեք Օժեգովի բառարանին, կարող եք կարդալ, որ նման քանակությունը սահմանվում է որպես հարաբերակցություն: Ավելին, այն կարող է իրականացվել զանգվածի, ծավալի կամ էներգիայի հետ կապված։ Այս բոլոր քանակությունները պետք է հավասար լինեն մեկի։ Ինչի՞ հետ է կապված հատուկ ջերմային հզորությունը:

Զանգվածի և ջերմաստիճանի արտադրյալին: Ավելին, դրանց արժեքները պետք է հավասար լինեն մեկին: Այսինքն՝ բաժանարարը կպարունակի 1 թիվը, բայց դրա չափը կմիավորի կիլոգրամը և Ցելսիուսի աստիճանը։ Սա պետք է հաշվի առնել հատուկ ջերմային հզորության սահմանումը ձևակերպելիս, որը տրված է մի փոքր ստորև: Կա նաև մի բանաձև, որից պարզ է դառնում, որ այս երկու մեծությունները գտնվում են հայտարարի մեջ։

Ի՞նչ է դա։

Նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը ներկայացվում է այն պահին, երբ դիտարկվում է դրա ջեռուցման հետ կապված իրավիճակը: Առանց դրա անհնար է իմանալ, թե որքան ջերմություն (կամ էներգիա) կպահանջվի այս գործընթացի համար: Եվ նաև հաշվարկեք դրա արժեքը, երբ մարմինը սառչում է: Ի դեպ, ջերմության այս երկու քանակությունները մոդուլով հավասար են միմյանց։ Բայց նրանք ունեն տարբեր նշաններ. Այնպես որ, առաջին դեպքում դա դրական է, քանի որ էներգիան պետք է ծախսել, և այն փոխանցվի օրգանիզմ։ Երկրորդ սառեցման իրավիճակը տալիս է բացասական թիվ, քանի որ ջերմությունն ազատվում է, իսկ մարմնի ներքին էներգիան նվազում է։

Սա նշանակված է ֆիզիկական քանակություն Լատինական տառգ. Այն սահմանվում է որպես որոշակի քանակությամբ ջերմություն, որն անհրաժեշտ է մեկ կիլոգրամ նյութը մեկ աստիճանով տաքացնելու համար: Դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացում այս աստիճանը վերցված է Ցելսիուսի սանդղակով:

Ինչպե՞ս հաշվել այն:

Եթե ​​ցանկանում եք իմանալ, թե որն է հատուկ ջերմային հզորությունը, բանաձևը հետևյալն է.

c = Q / (m * (t 2 - t 1)), որտեղ Q- ը ջերմության քանակն է, m - նյութի զանգվածը, t 2 - ջերմաստիճանը, որը մարմինը ձեռք է բերել ջերմափոխանակության արդյունքում, t 1 նյութի սկզբնական ջերմաստիճանն է։ Սա թիվ 1 բանաձևն է:

Այս բանաձևի հիման վրա միավորների միջազգային համակարգում (SI) այս մեծության չափման միավորը ստացվում է J/(kg*ºС):

Ինչպե՞ս գտնել այլ մեծություններ այս հավասարությունից:

Նախ, ջերմության քանակը. Բանաձևը կունենա հետևյալ տեսքը՝ Q = c * m * (t 2 - t 1): Միայն անհրաժեշտ է արժեքները փոխարինել SI միավորներով: Այսինքն՝ զանգվածը՝ կիլոգրամներով, ջերմաստիճանը՝ ըստ Ցելսիուսի աստիճանների։ Սա թիվ 2 բանաձևն է:

Երկրորդ՝ նյութի զանգվածը, որը սառչում կամ տաքանում է։ Դրա բանաձևը կլինի. m = Q / (c * (t 2 - t 1)): Սա թիվ 3 բանաձևն է:

Երրորդ, ջերմաստիճանի փոփոխություն Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m): «Δ» նշանը կարդացվում է որպես «դելտա» և ցույց է տալիս արժեքի փոփոխություն՝ in այս դեպքումջերմաստիճանը. Բանաձև թիվ 4.

Չորրորդ՝ նյութի սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճանները։ Նյութի տաքացման համար վավեր բանաձևերն ունեն հետևյալ տեսքը՝ t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m): Այս բանաձևերը թիվ 5 և 6 են: Եթե խնդիրը կապված է նյութի սառեցման հետ, ապա բանաձևերն են՝ t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Այս բանաձևերը թիվ 7 և 8 են։

Ի՞նչ իմաստներ կարող է ունենալ:

Փորձնականորեն պարզվել է, թե ինչ արժեքներ ունի այն յուրաքանչյուր կոնկրետ նյութի համար։ Հետեւաբար, ստեղծվել է հատուկ ջերմային հզորությունների աղյուսակ: Ամենից հաճախ այն պարունակում է տվյալներ, որոնք վավեր են նորմալ պայմաններում:

Ի՞նչ լաբորատոր աշխատանք է ընդգրկված հատուկ ջերմային հզորության չափման մեջ:

Դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացում սահմանված է ամուր. Ավելին, դրա ջերմային հզորությունը հաշվարկվում է հայտնիի համեմատությամբ: Դա անելու ամենահեշտ ձևը ջրով է:

Աշխատանքի ընթացքում անհրաժեշտ է չափել ջրի և տաքացվող պինդ նյութի սկզբնական ջերմաստիճանները։ Այնուհետև այն իջեցրեք հեղուկի մեջ և սպասեք ջերմային հավասարակշռության: Ամբողջ փորձն իրականացվում է կալորիմետրով, ուստի էներգիայի կորուստները կարող են անտեսվել:

Այնուհետև դուք պետք է գրեք ջերմության քանակի բանաձևը, որը ջուրը ստանում է պինդ մարմնից տաքացնելիս: Երկրորդ արտահայտությունը նկարագրում է այն էներգիան, որը մարմինը տալիս է սառչելիս: Այս երկու արժեքները հավասար են. Մաթեմատիկական հաշվարկների միջոցով մնում է որոշել պինդ նյութը կազմող նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը։

Ամենից հաճախ առաջարկվում է այն համեմատել աղյուսակի արժեքների հետ, որպեսզի փորձենք կռահել, թե որ նյութից է կազմված ուսումնասիրվող մարմինը։

Առաջադրանք թիվ 1

Վիճակ.Մետաղի ջերմաստիճանը տատանվում է 20-ից 24 աստիճան Ցելսիուսի սահմաններում։ Միևնույն ժամանակ նրա ներքին էներգիան ավելացել է 152 Ջ-ով։ Որքա՞ն է մետաղի հատուկ ջերմությունը, եթե նրա զանգվածը 100 գրամ է։

Լուծում.Պատասխանը գտնելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել 1 համարի տակ գրված բանաձևը։ Հաշվարկների համար անհրաժեշտ բոլոր քանակությունները կան։ Պարզապես նախ պետք է զանգվածը վերածել կիլոգրամի, հակառակ դեպքում պատասխանը սխալ կլինի։ Քանի որ բոլոր քանակությունները պետք է լինեն SI-ում ընդունվածները:

Մեկ կիլոգրամում կա 1000 գրամ։ Սա նշանակում է, որ 100 գրամը պետք է բաժանվի 1000-ի, ստացվում է 0,1 կիլոգրամ։

Բոլոր մեծությունների փոխարինումը տալիս է հետևյալ արտահայտությունը՝ c = 152 / (0.1 * (24 - 20)): Հաշվարկներն առանձնապես դժվար չեն. Բոլոր գործողությունների արդյունքը 380 թիվն է։

Պատասխան. s = 380 Ջ/(կգ * ºС):

Խնդիր թիվ 2

Վիճակ.Որոշեք վերջնական ջերմաստիճանը, որին կսառչի 5 լիտր ծավալով ջուրը, եթե այն վերցվի 100 ºС-ում և բաժանվի միջավայրը 1680 կՋ ջերմություն։

Լուծում.Արժե սկսել նրանից, որ էներգիան տրվում է ոչ համակարգային միավորում: Կիլոջոուլները պետք է վերածվեն ջոուլների՝ 1680 կՋ = 1680000 Ջ։

Պատասխանը գտնելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել 8-րդ բանաձևը: Այնուամենայնիվ, զանգվածը հայտնվում է դրանում, իսկ խնդրի մեջ այն անհայտ է: Բայց հեղուկի ծավալը տրված է։ Սա նշանակում է, որ մենք կարող ենք օգտագործել m = ρ * V անունով հայտնի բանաձևը: Ջրի խտությունը 1000 կգ/մ3 է: Բայց այստեղ ծավալը պետք է փոխարինվի խորանարդ մետր. Դրանք լիտրից փոխարկելու համար հարկավոր է բաժանել 1000-ի: Այսպիսով, ջրի ծավալը 0,005 մ 3 է:

Արժեքները զանգվածային բանաձևի մեջ փոխարինելը տալիս է հետևյալ արտահայտությունը՝ 1000 * 0,005 = 5 կգ: Դուք պետք է փնտրեք հատուկ ջերմային հզորությունը աղյուսակում: Այժմ կարող եք անցնել 8-րդ բանաձևին՝ t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5):

Առաջին գործողությունը բազմապատկելն է՝ 4200 * 5։ Արդյունքը 21000 է։ Երկրորդը՝ բաժանումը։ 1680000՝ 21000 = 80։ Վերջինը հանում է՝ 100 - 80 = 20։

Պատասխանել. t 2 = 20 ºС:

Խնդիր թիվ 3

Վիճակ.Կա 100 գ կշռող բաժակ, մեջը լցնում են 50 գ ջուր։ Ապակիով ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը 0 աստիճան Ցելսիուս է։ Որքա՞ն ջերմություն է պահանջվում ջուրը եռալու համար:

Լուծում.Լավ տեղ սկսելու համար հարմար նշում ներմուծելն է: Թող ապակու հետ կապված տվյալները ունենան 1 ինդեքս, իսկ ջրի համար՝ 2: Աղյուսակում պետք է գտնել հատուկ ջերմային հզորությունները: Բաժակը պատրաստված է լաբորատոր ապակուց, ուստի դրա արժեքը c 1 = 840 J/ (kg * ºC): Ջրի տվյալներն են՝ c 2 = 4200 J/ (kg * ºС):

Դրանց զանգվածները տրվում են գրամներով։ Դուք պետք է դրանք վերածեք կիլոգրամի: Այս նյութերի զանգվածները կնշանակվեն հետևյալ կերպ՝ m 1 = 0,1 կգ, m 2 = 0,05 կգ:

Տրված է սկզբնական ջերմաստիճանը՝ t 1 = 0 ºС: Վերջնական արժեքի մասին հայտնի է, որ այն համապատասխանում է այն կետին, երբ ջուրը եռում է։ Սա t 2 = 100 ºС է:

Քանի որ բաժակը տաքանում է ջրի հետ մեկտեղ, ջերմության պահանջվող քանակությունը կլինի երկուսի գումարը։ Առաջինը, որը պահանջվում է ապակու տաքացման համար (Q 1), իսկ երկրորդը, որն օգտագործվում է ջուրը տաքացնելու համար (Q 2): Դրանք արտահայտելու համար ձեզ հարկավոր է երկրորդ բանաձևը. Այն պետք է գրվի երկու անգամ տարբեր ցուցանիշներ, ապա գումարեք դրանց գումարը:

Ստացվում է, որ Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * m 2 * (t 2 - t 1): Ընդհանուր գործակիցը (t 2 - t 1) կարելի է հանել փակագծից, որպեսզի ավելի հեշտ լինի հաշվարկել: Այնուհետև բանաձևը, որը կպահանջվի ջերմության քանակը հաշվարկելու համար, կստանա հետևյալ ձևը. Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1): Այժմ դուք կարող եք փոխարինել խնդրի մեջ հայտնի քանակները և հաշվարկել արդյունքը։

Q = (840 * 0.1 + 4200 * 0.05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (J):

Պատասխանել. Q = 29400 J = 29,4 կՋ:

Աշխատանք կատարելով ներքին էներգիայի փոփոխությունը բնութագրվում է աշխատանքի քանակով, այսինքն. աշխատանքը տվյալ գործընթացում ներքին էներգիայի փոփոխության չափումն է: Ջերմափոխանակության ընթացքում մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխությունը բնութագրվում է մեծությամբ, որը կոչվում է ջերմության քանակ։

մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխությունն է ջերմափոխանակման գործընթացում՝ առանց աշխատանք կատարելու։ Ջերմության քանակը նշվում է տառով Ք .

Աշխատանքը, ներքին էներգիան և ջերմությունը չափվում են նույն միավորներով՝ ջոուլներով ( Ջ), ինչպես ցանկացած տեսակի էներգիա։

Ջերմային չափումների ժամանակ որպես ջերմության քանակի միավոր նախկինում օգտագործվում էր էներգիայի հատուկ միավոր՝ կալորիա ( կղանք), հավասար է ջերմության քանակությունը, որն անհրաժեշտ է 1 գրամ ջուրը 1 աստիճան Ցելսիուսով տաքացնելու համար (ավելի ճիշտ, 19,5-ից մինչև 20,5 ° C): Այս միավորը, մասնավորապես, ներկայումս օգտագործվում է ջերմության սպառումը (ջերմային էներգիա) հաշվարկելու համար բազմաբնակարան շենքեր. Փորձնականորեն հաստատվել է ջերմության մեխանիկական համարժեքը՝ կալորիաների և ջոուլի հարաբերությունները. 1 կալ = 4,2 Ջ.

Երբ մարմինը փոխանցում է որոշակի քանակությամբ ջերմություն՝ առանց աշխատանք կատարելու, նրա ներքին էներգիան մեծանում է, եթե մարմինը որոշակի քանակությամբ ջերմություն է տալիս, ապա նրա ներքին էներգիան նվազում է։

Եթե ​​100 գ ջուր լցնեք երկու միանման անոթների մեջ, մեկը և 400 գ մյուսը նույն ջերմաստիճանում և տեղադրեք միանման այրիչների վրա, ապա առաջին անոթի ջուրն ավելի շուտ կեռա։ Այսպիսով, որքան մեծ է մարմնի քաշը, այնքան ավելինտաքանալու համար ջերմություն է պետք։ Նույնը սառեցման դեպքում է:

Մարմնի տաքացման համար պահանջվող ջերմության քանակը կախված է նաև նյութի տեսակից, որից կազմված է մարմինը։ Մարմնի տաքացման համար պահանջվող ջերմության այս կախվածությունը նյութի տեսակից բնութագրվում է ֆիզիկական մեծությամբ, որը կոչվում է. հատուկ ջերմային հզորություն նյութեր.

ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է ջերմության քանակին, որը պետք է հաղորդվի 1 կգ նյութին՝ այն 1 °C (կամ 1 Կ) տաքացնելու համար։ 1 կգ նյութը նույնքան ջերմություն է արձակում, երբ սառչում է 1 °C-ով։

Հատուկ ջերմային հզորությունը նշվում է տառով Հետ. Հատուկ ջերմային հզորության միավորն է 1 Ջ/կգ °Cկամ 1 Ջ/կգ °K։

Նյութերի տեսակարար ջերմունակությունը որոշվում է փորձարարական եղանակով։ Հեղուկներն ունեն ավելի բարձր հատուկ ջերմային հզորություն, քան մետաղները. Ջուրն ունի ամենաբարձր տեսակարար ջերմությունը, ոսկին՝ շատ փոքր տեսակարար ջերմություն։

Քանի որ ջերմության քանակը հավասար է մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխությանը, կարելի է ասել, որ հատուկ ջերմային հզորությունը ցույց է տալիս, թե որքանով է փոխվում ներքին էներգիան։ 1 կգնյութ, երբ նրա ջերմաստիճանը փոխվում է 1 °C. Մասնավորապես, 1 կգ կապարի ներքին էներգիան 1 °C-ով տաքացնելիս ավելանում է 140 Ջ-ով, իսկ սառչելիս նվազում է 140 Ջ-ով։

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Նույն բանաձևով հաշվարկվում է այն ջերմության քանակը, որը մարմինը տալիս է սառչելիս: Միայն այս դեպքում վերջնական ջերմաստիճանը պետք է հանվի սկզբնական ջերմաստիճանից, այսինքն. -ից ավելի մեծ արժեքհանել փոքր ջերմաստիճանը.

Սա թեմայի ամփոփումն է «Ջերմության քանակ. Հատուկ ջերմություն». Ընտրեք հետագա անելիքները.

• Անցեք հաջորդ ամփոփմանը.

Ջերմության այն քանակությունը, որը ստանալուց հետո մարմնի ջերմաստիճանը բարձրանում է մեկ աստիճանով, կոչվում է ջերմունակություն։ Այս սահմանման համաձայն.

Ջերմային հզորությունը միավոր զանգվածի համար կոչվում է կոնկրետջերմային հզորություն. Մեկ մոլի ջերմային հզորությունը կոչվում է մոլայինջերմային հզորություն.

Այսպիսով, ջերմային հզորությունը որոշվում է ջերմության քանակի հայեցակարգի միջոցով: Բայց վերջինս, ինչպես աշխատանքը, կախված է գործընթացից։ Սա նշանակում է, որ ջերմային հզորությունը նույնպես կախված է գործընթացից: Հնարավոր է ջերմություն հաղորդել - տաքացնել մարմինը տարբեր պայմաններում: Այնուամենայնիվ, տարբեր պայմաններում մարմնի ջերմաստիճանի նույն բարձրացումը կպահանջի տարբեր քանակությամբ ջերմություն: Հետևաբար, մարմինները կարող են բնութագրվել ոչ թե մեկ ջերմունակությամբ, այլ անթիվ թվերով (այնքան, որքան կարելի է մտածել բոլոր տեսակի գործընթացների մասին, որոնցում տեղի է ունենում ջերմափոխանակություն)։ Այնուամենայնիվ, գործնականում նրանք սովորաբար օգտագործում են երկու ջերմային հզորությունների սահմանումը.

Ջերմային հզորությունը տատանվում է կախված այն պայմաններից, որոնց տակ մարմինը տաքացվում է` հաստատուն ծավալով կամ մշտական ​​ճնշմամբ:

Եթե ​​մարմնի տաքացումը տեղի է ունենում հաստատուն ծավալով, այսինքն. dV= 0, ապա աշխատանքը զրո է: Այս դեպքում փոխանցվում է մարմնին շոգը գալիս էմիայն փոխելով իր ներքին էներգիան, dQ= dE, և այս դեպքում ջերմային հզորությունը հավասար է ներքին էներգիայի փոփոխությանը, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է 1 Կ-ով, այսինքն.

.Որովհետև գազի համար
, Դա
.Այս բանաձևը որոշում է 1 մոլի ջերմային հզորությունը իդեալական գազ, որը կոչվում է մոլար: Երբ գազը տաքացվում է մշտական ​​ճնշմամբ, նրա ծավալը փոխվում է մարմնին փոխանցվող ջերմությունը ոչ միայն բարձրացնելու նրա ներքին էներգիան, այլև աշխատանք կատարելու համար, այսինքն. dQ= dE+ PdV. Ջերմային հզորությունը մշտական ​​ճնշման տակ
.

Իդեալական գազի համար PV= RTև հետևաբար PdV= RdT.

Սա հաշվի առնելով՝ գտնում ենք
.Վերաբերմունք
յուրաքանչյուր գազին բնորոշ մեծություն է և որոշվում է գազի մոլեկուլների ազատության աստիճանների քանակով։ Մարմնի ջերմային հզորության չափումը այսպիսով նրա բաղկացուցիչ մոլեկուլների մանրադիտակային բնութագրերն ուղղակիորեն չափելու միջոց է։

Ֆ
Իդեալական գազի ջերմային հզորության բանաձևերը մոտավորապես ճիշտ են նկարագրում փորձը, հիմնականում միատոմ գազերի համար։ Համաձայն վերը ստացված բանաձևերի, ջերմային հզորությունը չպետք է կախված լինի ջերմաստիճանից: Փաստորեն, նկատվում է նկարում պատկերված նկարը, որը ստացվել է փորձնականորեն երկատոմ ջրածնի գազի համար։ Բաժին 1-ում գազն իրեն պահում է որպես մասնիկների համակարգ, որն ունի միայն 2-րդ հատվածում, ազատության պտտման աստիճանների հետ կապված շարժումը գրգռված է, և վերջապես, 3-րդ հատվածում հայտնվում են ազատության երկու աստիճաններ. Կորի վրա քայլերը լավ համընկնում են բանաձևի հետ (2.35), բայց դրանց միջև ջերմային հզորությունը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ, ինչը համապատասխանում է ազատության աստիճանների ոչ ամբողջ թվով փոփոխական թվին: Ջերմային հզորության այս պահվածքը ցույց է տալիս իդեալական գազի գաղափարի անբավարարությունը, որը մենք օգտագործում ենք նյութի իրական հատկությունները նկարագրելու համար:

Հարաբերակցությունը մոլային ջերմային հզորության և հատուկ ջերմային հզորության միջևՀԵՏ=M s, որտեղ s - հատուկ ջերմություն, Մ - մոլային զանգված.Մայերի բանաձեւը.

Ցանկացած իդեալական գազի համար Մայերի հարաբերությունը վավեր է.

, որտեղ R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է, մոլային ջերմային հզորությունը մշտական ​​ճնշման դեպքում, մոլային ջերմային հզորությունը հաստատուն ծավալով։

Աշխատանքում օգտագործվող սարքեր և պարագաներ.

2. Կշիռներ.

3. Ջերմաչափ.

4. Կալորիմետր.

6. Կալորիմետրիկ մարմին.

7. Կենցաղային սալիկներ.

Աշխատանքի նպատակը.

Սովորեք փորձարարականորեն որոշել նյութի հատուկ ջերմային հզորությունը:

I. ՏԵՍԱԿԱՆ ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ.

Ջերմային հաղորդունակություն- մարմնի ավելի տաքացած մասերից ջերմության փոխանցում դեպի ավելի քիչ տաքացածներ՝ արագ մոլեկուլների դանդաղների բախման արդյունքում, որի արդյունքում արագ մոլեկուլներն իրենց էներգիայի մի մասը փոխանցում են դանդաղներին։

Ցանկացած մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխությունն ուղիղ համեմատական ​​է նրա զանգվածին և մարմնի ջերմաստիճանի փոփոխությանը:

DU = cmDT (1)
Q = cmDT (2)

C արժեքը, որը բնութագրում է տաքացման կամ հովացման ընթացքում մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխության կախվածությունը նյութի տեսակից և արտաքին պայմաններկանչեց մարմնի հատուկ ջերմային հզորությունը.

(4)

C արժեքը, որը բնութագրում է մարմնի կախվածությունը տաքանալու ժամանակ ջերմություն կլանելու և հավասար է մարմնին հաղորդվող ջերմության քանակի և նրա ջերմաստիճանի բարձրացման հարաբերությանը, կոչվում է. մարմնի ջերմային հզորությունը.

C = c × m. (5)
(6)
Q = CDT (7)

Մոլային ջերմային հզորությունը սմ,նյութի մեկ մոլը 1 Կելվինով տաքացնելու համար պահանջվող ջերմության քանակն է

Սմ = սմ. (8)
C m = (9)

Հատուկ ջերմային հզորությունը կախված է այն գործընթացի բնույթից, որով այն ջեռուցվում է:

Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը.

Ջերմափոխանակության ժամանակ բոլոր մարմինների կողմից արտանետվող ջերմության գումարը, որոնց ներքին էներգիան նվազում է, հավասար է բոլոր այն մարմինների կողմից, որոնց ներքին էներգիան մեծանում է, ստացված ջերմության գումարին:

SQ բաժին = SQ ստանալ (10)

Եթե ​​մարմիններ են ձևավորվում փակ համակարգև նրանց միջև տեղի է ունենում միայն ջերմափոխանակություն, ապա ստացված և տրված ջերմության հանրահաշվական գումարը հավասար է 0-ի։

SQ բաժին + SQ ստանալ = 0:

Օրինակ՝

Ջերմափոխանակությունը ներառում է մարմին, կալորիմետր և հեղուկ: Մարմինը ջերմություն է տալիս, կալորիմետրն ու հեղուկը ընդունում են այն։

Q t = Q k + Q f

Q t = c t m t (T 2 – Q)

Q k = c k m k (Q – T 1)

Q f = c f m f (Q – T 1)

Որտեղ Q (tau) ընդհանուր վերջնական ջերմաստիճանն է:

s t m t (T 2 -Q) = s-ից մինչև (Q-T 1) + s f m f (Q-T 1)

s t = ((Q - T 1)*(s-ից մ-ից + s w m w)) / m t (T 2 - Q)

T = 273 0 + t 0 C

2. ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ԱՌԱՋԸՆԹԱՑ.

ԲՈԼՈՐ ԿԱՇՇՈՒՄՆԵՐՆ ԱՆՑԿԱՑՎՈՒՄ ԵՆ ՄԻՆՉԵՎ 0,1 գ ճշտությամբ։

1. Կշռելով որոշել ներքին անոթի զանգվածը՝ կալորիմետր մ 1։

2. Ջուրը լցնել կալորիմետրի ներքին անոթի մեջ, կշռել ներսի բաժակը լցրած հեղուկի հետ միասին m to։

3. Որոշեք լցրած ջրի զանգվածը m = m-ից - m 1

4. Կալորաչափի ներքին անոթը դրեք դրսի մեջ և չափեք ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը T 1։

5. Փորձարկման մարմինը հանել եռացող ջրից, արագ փոխանցել կալորիմետրին՝ որոշելով T 2 - մարմնի սկզբնական ջերմաստիճանը, այն հավասար է եռման ջրի ջերմաստիճանին։

6. Հեղուկը կալորիմետրում խառնելիս սպասեք, մինչև ջերմաստիճանը դադարի աճել. չափեք վերջնական (հաստատուն) ջերմաստիճանը Q:

7. Փորձարկման մարմինը հանել կալորիմետրից, չորացնել զտիչ թղթով և կշեռքի վրա կշռելով որոշել դրա զանգվածը մ 3:

8. Բոլոր չափումների և հաշվարկների արդյունքները մուտքագրեք աղյուսակում: Կատարեք հաշվարկներ մինչև երկրորդ տասնորդական թիվը:

9. Ստեղծե՛ք ջերմային հաշվեկշռի հավասարում և դրանից գտե՛ք նյութի տեսակարար ջերմունակությունը Հետ.

10. Դիմումում ստացված արդյունքների հիման վրա որոշել նյութը.

11. Ստացված արդյունքի բացարձակ և հարաբերական սխալը հաշվարկե՛ք աղյուսակային արդյունքի նկատմամբ՝ օգտագործելով բանաձևերը.

;

12. Եզրակացություն կատարված աշխատանքի մասին.

ՉԱՓԱԳՐՈՒՄՆԵՐԻ ԵՎ ՀԱՇՎԱՐԿԻ ԱՐԴՅՈՒՆՔՆԵՐԻ ՍԵՂԱՆԱԿ

Ի՞նչ եք կարծում, ի՞նչն է ավելի արագ տաքանում վառարանի վրա՝ մեկ լիտր ջուր կաթսայի մեջ, թե՞ կաթսան՝ 1 կիլոգրամ քաշով: Մարմինների զանգվածը նույնն է, կարելի է ենթադրել, որ տաքացումը տեղի կունենա նույն արագությամբ։

Բայց դա այդպես չէր։ Կարող եք փորձ անել՝ դատարկ կաթսա մի քանի վայրկյան դնել կրակի վրա, պարզապես մի այրեք այն և հիշեք, թե ինչ ջերմաստիճանի է այն տաքացել։ Եվ հետո լցնել տապակի մեջ ճիշտ նույն քաշով ջուր, որքան թավայի քաշը: Տեսականորեն ջուրը պետք է երկու անգամ ավելի երկար տաքանա մինչև դատարկ թավայի ջերմաստիճանը, քանի որ այս դեպքում երկուսն էլ տաքանում են՝ և՛ ջուրը, և՛ կաթսան:

Այնուամենայնիվ, եթե նույնիսկ երեք անգամ երկար սպասեք, կհամոզվեք, որ ջուրը, այնուամենայնիվ, ավելի քիչ է տաքանալու։ Ջուրը գրեթե տասը անգամ ավելի երկար կպահանջվի, որպեսզի հասնի նույն ջերմաստիճանին, ինչ նույն քաշ ունեցող կաթսան: Ինչու է դա տեղի ունենում: Ի՞նչն է խանգարում ջրի տաքացմանը: Ինչու՞ պետք է եփելիս գազի ջեռուցման լրացուցիչ ջուրը վատնենք: Քանի որ գոյություն ունի ֆիզիկական մեծություն, որը կոչվում է նյութի հատուկ ջերմունակություն:

Նյութի հատուկ ջերմային հզորություն

Այս արժեքը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմություն պետք է փոխանցվի մեկ կիլոգրամ կշռող մարմնին, որպեսզի նրա ջերմաստիճանը բարձրանա մեկ աստիճան Ցելսիուսով։ Չափված է J/(kg * ˚С): Այս արժեքը գոյություն ունի ոչ թե իր սեփական քմահաճույքի, այլ տարբեր նյութերի հատկությունների տարբերության պատճառով:

Ջրի հատուկ ջերմությունը մոտ տասը անգամ ավելի բարձր է, քան երկաթի հատուկ ջերմությունը, ուստի կաթսան տասն անգամ ավելի արագ է տաքանալու, քան դրա մեջ եղած ջուրը: Հետաքրքիր է, որ սառույցի հատուկ ջերմային հզորությունը ջրի կեսն է: Հետեւաբար, սառույցը ջրի համեմատ երկու անգամ ավելի արագ կջերմանա։ Սառույցը հալեցնելն ավելի հեշտ է, քան ջուրը տաքացնելը։ Որքան էլ տարօրինակ հնչի, դա փաստ է։

Ջերմության քանակի հաշվարկ

Հատուկ ջերմային հզորությունը նշվում է տառով գԵվ օգտագործվում է ջերմության քանակի հաշվարկման բանաձևում.

Q = c*m*(t2 - t1),

որտեղ Q-ը ջերմության քանակն է,
գ - հատուկ ջերմային հզորություն,
մ - մարմնի քաշը,
t2 և t1 համապատասխանաբար մարմնի վերջնական և սկզբնական ջերմաստիճաններն են:

Հատուկ ջերմային հզորության բանաձև. c = Q / m * (t2 - t1)

Կարող եք նաև արտահայտել այս բանաձևից.

• m = Q / c * (t2-t1) - մարմնի քաշը
• t1 = t2 - (Q / c * m) - նախնական մարմնի ջերմաստիճանը
• t2 = t1 + (Q / c * m) - վերջնական մարմնի ջերմաստիճանը
• Δt = t2 - t1 = (Q / c * m) - ջերմաստիճանի տարբերություն (դելտա t)

Ինչ վերաբերում է գազերի հատուկ ջերմային հզորությանը:Այստեղ ամեն ինչ ավելի շփոթված է։ ՀԵՏ պինդ նյութերիսկ հեղուկների դեպքում իրավիճակը շատ ավելի պարզ է։ Նրանց հատուկ ջերմային հզորությունը հաստատուն, հայտնի և հեշտությամբ հաշվարկվող արժեք է: Ինչ վերաբերում է գազերի հատուկ ջերմային հզորությանը, ապա այս արժեքը շատ տարբեր է տարբեր իրավիճակներում: Որպես օրինակ վերցնենք օդը։ Օդի հատուկ ջերմային հզորությունը կախված է դրա բաղադրությունից, խոնավությունից և մթնոլորտային ճնշումից։

Միաժամանակ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, գազը մեծանում է ծավալով, և մենք պետք է մուտքագրենք մեկ այլ արժեք՝ հաստատուն կամ փոփոխական ծավալ, որը նույնպես կազդի ջերմային հզորության վրա։ Հետևաբար, օդի և այլ գազերի ջերմության քանակությունը հաշվարկելիս օգտագործվում են գազերի տեսակարար ջերմունակության հատուկ գրաֆիկներ՝ կախված նրանից. տարբեր գործոններև պայմանները։