열역학 시스템의 내부 에너지는 두 가지 방법으로 변경될 수 있습니다.

1. 일을 끝내다 시스템 작업,
2. 열 상호 작용을 사용합니다.

신체로의 열 전달은 신체에 대한 거시적 작업 수행과 관련이 없습니다. 안에 이 경우내부 에너지의 변화는 더 높은 온도를 갖는 신체의 개별 분자가 더 낮은 온도를 갖는 신체의 일부 분자에 작용한다는 사실로 인해 발생합니다. 이 경우 열전도율로 인해 열 상호 작용이 실현됩니다. 방사선을 이용한 에너지 전달도 가능합니다. 전신이 아닌 개별 분자와 관련된 미세한 과정 시스템을 열 전달이라고합니다. 열 전달의 결과로 한 몸체에서 다른 몸체로 전달되는 에너지의 양은 한 몸체에서 다른 몸체로 전달되는 열의 양에 따라 결정됩니다.

정의

따뜻함주변 물체(환경)와 열교환 과정에서 물체가 받는(또는 포기하는) 에너지입니다. 열의 기호는 일반적으로 문자 Q입니다.

이것은 열역학의 기본 수량 중 하나입니다. 열은 열역학 제1법칙과 제2법칙의 수학적 표현에 포함됩니다. 열은 분자 운동 형태의 에너지라고 합니다.

열은 시스템(본체)으로 전달될 수도 있고 시스템에서 제거될 수도 있습니다. 열이 시스템으로 전달되면 긍정적인 것으로 믿어집니다.

온도가 변할 때 열을 계산하는 공식

우리는 기본 열량을 다음과 같이 표시합니다. 상태의 작은 변화로 시스템이 받는(제공하는) 열 요소는 완전한 차이가 아니라는 점에 유의하십시오. 그 이유는 열이 시스템 상태를 변화시키는 과정의 함수이기 때문입니다.

시스템에 전달되는 기본 열량과 T에서 T+dT로의 온도 변화는 다음과 같습니다.

여기서 C는 신체의 열용량입니다. 문제의 물체가 균질하다면 열량에 대한 공식 (1)은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

신체의 비열 용량은 어디에 있고, m은 신체의 질량이고, 몰 열용량은 몰입니다. 물질의 질량, 는 물질의 몰수이다.

몸체가 균질하고 열용량이 온도와 무관하다고 간주되면 온도가 일정량 증가할 때 몸체가 받는 열량()은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

여기서 t 2, t 1 가열 전후의 체온입니다. 계산에서 차이()를 찾을 때 온도는 섭씨와 켈빈으로 대체될 수 있습니다.

상전이 중 열량 공식

물질의 한 상에서 다른 상으로의 전이에는 일정량의 열이 흡수되거나 방출되는데, 이를 상전이열이라고 합니다.

따라서 물질의 원소를 고체 상태에서 액체로 옮기려면 다음과 같은 열량()을 주어야 합니다.

비융해열은 어디에 있고, dm은 체질량의 요소입니다. 신체의 온도는 해당 물질의 녹는점과 같아야 한다는 점을 고려해야 합니다. 결정화 동안 (4)와 동일한 열이 방출됩니다.

액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량(증발열)은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

여기서 r은 증발 비열입니다. 증기가 응축되면 열이 방출됩니다. 증발열은 같은 질량의 물질이 응축되는 열과 같습니다.

열량을 측정하는 단위

SI 시스템에서 열량의 기본 측정 단위는 다음과 같습니다. [Q]=J

열의 전신적 단위로 흔히 발견됩니다. 기술적 계산. [Q]=cal(칼로리). 1칼로리=4.1868J.

문제 해결의 예

예

운동. t = 40C의 온도에서 200리터의 물을 얻기 위해 혼합해야 하는 물의 양은 얼마입니까? 물 한 덩어리의 온도가 t 1 = 10C라면 두 번째 물 덩어리의 온도는 t 2 = 60C입니다. ?

해결책.열 균형 방정식을 다음 형식으로 작성해 보겠습니다.

여기서 Q=cmt는 물을 혼합한 후 생성된 열의 양입니다. Q 1 = cm 1 t 1 - 온도 t 1 및 질량 m 1의 물 일부의 열량; Q 2 = cm 2 t 2 - 온도 t 2 및 질량 m 2의 물 일부의 열량.

방정식 (1.1)에서 다음과 같습니다:

물의 차가운 부분(V 1)과 뜨거운 부분(V 2)을 단일 부피(V)로 결합할 때 다음을 가정할 수 있습니다.

따라서 우리는 방정식 시스템을 얻습니다.

이를 해결하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

알려진 바와 같이, 다양한 기계적 공정 중에 기계적 에너지의 변화가 발생합니다. 여음. 기계적 에너지 변화의 척도는 시스템에 가해지는 힘의 작용입니다.

\(~\델타 W_(meh) = A.\)

열교환 중에 신체의 내부 에너지에 변화가 발생합니다. 열 전달 중 내부 에너지 변화의 척도는 열량입니다.

열량열 교환 과정에서 신체가 받는(또는 포기하는) 내부 에너지의 변화를 측정한 것입니다.

따라서 일과 열량은 모두 에너지 변화의 특징을 나타내지만 에너지와 동일하지는 않습니다. 그들은 시스템 자체의 상태를 특성화하지 않지만 상태가 변할 때 한 유형에서 다른 유형으로(한 신체에서 다른 신체로) 에너지 전환 과정을 결정하고 프로세스의 성격에 크게 의존합니다.

일과 열량의 주요 차이점은 일은 에너지가 한 유형에서 다른 유형으로(기계에서 내부로) 변환되는 것과 함께 시스템의 내부 에너지를 변경하는 과정을 특징으로 한다는 것입니다. 열의 양은 에너지 변환을 수반하지 않고 내부 에너지가 한 몸체에서 다른 몸체로(더 가열된 것에서 덜 가열된 것으로) 전달되는 과정을 특징으로 합니다.

경험에 따르면 신체 질량을 가열하는 데 필요한 열량이 중온도에 티 1 ~ 온도 티 2, 공식으로 계산

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \델타 T, \qquad (1)\)

어디 씨- 물질의 비열 용량;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

비열 용량의 SI 단위는 킬로그램 켈빈당 줄(J/(kg K))입니다.

비열 씨는 1kg의 물체를 1K만큼 가열하기 위해 1kg의 물체에 전달되어야 하는 열량과 수치적으로 동일합니다.

열용량몸 씨 T는 체온을 1K 변화시키는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일합니다.

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

신체 열용량의 SI 단위는 켈빈당 줄(J/K)입니다.

일정한 온도에서 액체를 증기로 변화시키려면 일정량의 열을 소비해야 합니다.

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

어디 엘- 특정 기화열. 증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

결정체의 무게를 녹이기 위해 중녹는점에서 신체는 열의 양을 전달해야 합니다.

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

어디 λ - 비융합열. 신체가 결정화되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

연료 덩어리가 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양 중,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

어디 큐- 연소의 비열.

기화, 용융 및 연소의 비열의 SI 단위는 킬로그램당 줄(J/kg)입니다.

문학

Aksenovich L. A. 물리학 고등학교: 이론. 작업. 테스트: 교과서. 일반 교육을 제공하는 기관에 대한 수당. 환경, 교육 / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; 에드. K. S. 파리노. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.

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물질의 집합적인 변형은 어떤 과정에서 발생합니까?
물질의 응집 상태를 어떻게 바꿀 수 있습니까?

일을 하거나, 가열하거나, 반대로 냉각함으로써 신체의 내부 에너지를 변경할 수 있습니다.
따라서 금속을 단조할 때 작업이 완료되고 가열되는 동시에 금속이 불타는 불꽃으로 가열될 수 있습니다.

또한 피스톤이 고정되어 있으면(그림 13.5) 가열해도 가스의 부피가 변하지 않으며 작업이 수행되지 않습니다. 그러나 가스의 온도, 즉 내부 에너지가 증가합니다.

내부 에너지는 증가하거나 감소할 수 있으므로 열량은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있습니다.

일을 하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 에너지를 전달하는 과정을 열교환.

열 전달 중 내부 에너지 변화의 정량적 측정을 열의 양.

열전달의 분자 사진.

물체 사이의 경계에서 열 교환이 진행되는 동안 천천히 움직이는 차가운 물체의 분자와 빠르게 움직이는 뜨거운 물체의 분자 사이의 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 분자의 운동에너지는 동일해지고 차가운 물체의 분자 속도는 증가하고 뜨거운 물체의 분자 속도는 감소합니다.

열 교환 중에 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변환되지 않으며, 더 가열된 몸체의 내부 에너지 중 일부는 덜 가열된 몸체로 전달됩니다.

열량과 열용량.

질량이 m인 물체를 온도 t 1에서 온도 t 2로 가열하려면 일정량의 열을 전달해야 한다는 것을 이미 알고 있습니다.

Q = cm(t 2 - t 1) = cm Δt. (13.5)

신체가 냉각되면 최종 온도 t 2 는 초기 온도 t 1 보다 낮아지고 신체에서 발산하는 열량은 음수가 됩니다.

식 (13.5)의 계수 c는 다음과 같습니다. 비열 용량물질.

비열- 이는 1kg 무게의 물질이 온도가 1K 변할 때 받아들이거나 방출하는 열량과 수치적으로 동일한 양입니다.

가스의 비열 용량은 열 전달이 발생하는 과정에 따라 달라집니다. 일정한 압력에서 가스를 가열하면 가스가 팽창하여 일을 합니다. 일정한 압력에서 기체를 1°C 가열하려면 다음과 같은 온도가 필요합니다. 많은 분량가스가 가열되기만 하면 일정한 양으로 가열하는 것보다 열을 가하는 것입니다.

액체와 고체는 가열되면 약간 팽창합니다. 일정한 부피와 일정한 압력에서 비열 용량은 거의 다르지 않습니다.

비열의 기화열.

끓는 과정에서 액체를 증기로 변환하려면 일정량의 열이 전달되어야 합니다. 액체가 끓을 때 액체의 온도는 변하지 않습니다. 일정한 온도에서 액체가 증기로 변환되면 분자의 운동 에너지가 증가하지 않지만 상호 작용의 위치 에너지가 증가합니다. 결국 기체 분자 사이의 평균 거리는 액체 분자 사이의 거리보다 훨씬 큽니다.

일정한 온도에서 1kg의 액체를 증기로 전환시키는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일한 양을 증기라고 합니다. 비열증발.

액체의 증발 과정은 모든 온도에서 발생하며 가장 빠른 분자는 액체를 떠나 증발 중에 냉각됩니다. 증발 비열은 증발 비열과 같습니다.

이 값은 문자 r로 표시되며 킬로그램당 줄(J/kg)로 표시됩니다.

물의 증발 비열은 매우 높습니다: r H20 = 2.256 10 6 J/kg(온도 100 °C에서). 알코올, 에테르, 수은, 등유와 같은 다른 액체의 경우 증발 비열은 물의 비열보다 3-10배 적습니다.

질량이 m인 액체를 증기로 변환하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Qp = rm. (13.6)

증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

Q k = -rm. (13.7)

비융합열.

결정체가 녹을 때 공급되는 모든 열은 분자 간 상호 작용의 위치 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다. 용융은 일정한 온도에서 일어나기 때문에 분자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.

융점에서 1kg의 결정성 물질을 액체로 변환하는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일한 값을 호출합니다. 비융합열문자 λ로 표시됩니다.

1kg의 물질이 결정화되면 녹는 동안 흡수되는 열량과 정확히 같은 양의 열이 방출됩니다.

얼음이 녹는 비열은 3.34 · 10 5 J/kg으로 매우 높습니다.

“얼음의 융해열이 높지 않다면 봄에 얼음 덩어리 전체가 몇 분 또는 몇 초 안에 녹아야 할 것입니다. 열이 공기에서 얼음으로 지속적으로 전달되기 때문입니다. 그 결과는 끔찍할 것입니다. 결국 지금 상황에서도 대량의 얼음이나 눈이 녹으면 큰 홍수와 강한 물의 흐름이 발생합니다.” R. 블랙, XVIII 세기.

질량이 m인 결정체를 녹이려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Qpl = λm. (13.8)

신체의 결정화 중에 방출되는 열의 양은 다음과 같습니다.

Q cr = -λm (13.9)

열 균형 방정식.

예를 들어, 용기 안의 물과 물 속으로 내려간 뜨거운 철구 사이의 열 교환과 같이 초기에 서로 다른 온도를 갖는 여러 몸체로 구성된 시스템 내의 열 교환을 고려해 보겠습니다. 에너지 보존의 법칙에 따르면 한 물체가 발산하는 열의 양은 다른 물체가 받는 열의 양과 수치적으로 동일합니다.

주어진 열의 양은 음의 것으로 간주되고, 받는 열의 양은 양의 것으로 간주됩니다. 따라서 전체 열량 Q1 + Q2 = 0입니다.

고립계의 여러 물체 사이에서 열교환이 ​​일어난다면,

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)

식 (13.10)은 다음과 같다. 열 균형 방정식.

여기서 Q 1 Q 2, Q 3은 신체가 받아들이거나 발산하는 열의 양입니다. 열 교환 과정에서 물질의 다양한 상 변형(용융, 결정화, 기화, 응축)이 발생하는 경우 이러한 열량은 공식 (13.5) 또는 공식 (13.6)-(13.9)로 표현됩니다.

열용량-1도 가열했을 때 신체가 흡수하는 열량입니다.

신체의 열용량은 자본으로 표시됩니다. 라틴 문자 와 함께.

신체의 열용량은 무엇에 달려 있습니까? 우선, 질량에서. 예를 들어, 1kg의 물을 가열하려면 200g을 가열하는 것보다 더 많은 열이 필요하다는 것은 분명합니다.

물질의 종류는 어떻습니까? 실험을 해보자. 두 개의 동일한 용기를 가져와 그중 하나에 400g의 물을 붓고 다른 하나에는 400g의 식물성 기름을 붓고 동일한 버너를 사용하여 가열을 시작하겠습니다. 온도계 수치를 관찰하면 오일이 빠르게 가열되는 것을 볼 수 있습니다. 물과 기름을 같은 온도로 가열하려면 물을 더 오랫동안 가열해야 합니다. 그러나 물을 오랫동안 가열할수록 버너로부터 더 많은 열을 받습니다.

따라서 같은 질량을 가열하려면 다른 물질동일한 온도가 필요합니다. 다른 수량따뜻함. 신체를 가열하는 데 필요한 열량과 그에 따른 열용량은 신체를 구성하는 물질의 유형에 따라 달라집니다.

예를 들어, 1kg의 물의 온도를 1°C 높이려면 4200J에 해당하는 열량이 필요하고, 같은 질량을 1°C만큼 가열하려면 해바라기 유필요한 열량은 1700J입니다.

어떤 물질 1kg을 1℃만큼 가열하는데 필요한 열량을 나타내는 물리량을 물리량이라고 합니다. 비열 용량 이 물질의.

각 물질은 라틴 문자 c로 표시되고 킬로그램당 줄(J/(kg °C))로 측정되는 고유한 비열 용량을 가지고 있습니다.

서로 다른 동일한 물질의 비열 용량 집계 상태(고체, 액체, 기체)가 다릅니다. 예를 들어, 물의 비열 용량은 4200 J/(kg °C)이고 얼음의 비열 용량은 2100 J/(kg °C)입니다. 고체 상태의 알루미늄은 비열 용량이 920 J/(kg - °C)이고, 액체 상태에서 - 1080 J/(kg - °C)입니다.

물은 비열 용량이 매우 높습니다. 따라서 여름에 뜨거워지는 바다와 바다의 물은 공기로부터 많은 양의 열을 흡수합니다. 덕분에 큰 수역 근처에 위치한 곳에서는 여름이 물에서 멀리 떨어진 곳만큼 덥지 않습니다.

본체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 본체에서 방출되는 열량을 계산합니다.

위에서부터 물체를 가열하는 데 필요한 열량은 물체를 구성하는 물질의 유형(즉, 비열 용량)과 물체의 질량에 따라 다르다는 것이 분명합니다. 열의 양은 체온을 몇도까지 올릴 것인지에 달려 있다는 것도 분명합니다.

따라서 몸체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 방출되는 열량을 결정하려면 몸체의 비열 용량에 질량을 곱하고 최종 온도와 초기 온도의 차이를 곱해야 합니다.

큐= 센티미터 (티 2 -티 1),

어디 큐- 열량, 씨- 비열 용량, 중- 체질량, t 1- 초기 온도, t 2- 최종 온도.

몸에 열이 오르면 t 2> t 1따라서 큐 >0 . 몸이 시원해지면 t 2i< t 1따라서 큐< 0 .

몸 전체의 열용량을 알면 와 함께, 큐다음 공식에 의해 결정됩니다. Q = C(티 2 - ~ 1).

22) 용융: 정의, 용융 또는 응고를 위한 열량 계산, 융해 비열, t 0 (Q) 그래프.

열역학

장 분자물리학, 에너지 전달, 일부 유형의 에너지가 다른 유형으로 변환되는 패턴을 연구합니다. 분자 운동 이론과 달리 열역학은 고려하지 않습니다. 내부 구조물질과 마이크로파라미터.

열역학적 시스템

서로 또는 다른 사람과 에너지(일이나 열의 형태로)를 교환하는 물체의 집합입니다. 환경. 예를 들어, 주전자 안의 물은 냉각되고, 물과 주전자 사이에 열이 교환되고, 주전자의 열은 환경과 교환됩니다. 피스톤 아래에 가스가 있는 실린더: 피스톤이 작업을 수행하고 그 결과 가스가 에너지를 받고 매크로 매개변수가 변경됩니다.

열량

이것 에너지, 시스템은 열교환 과정에서 이를 받아들이거나 방출합니다. 기호 Q로 표시되며 다른 에너지와 마찬가지로 줄 단위로 측정됩니다.

다양한 열교환 과정의 결과로 전달되는 에너지는 고유한 방식으로 결정됩니다.

가열 및 냉각

이 과정은 시스템 온도의 변화를 특징으로 합니다. 열량은 공식에 의해 결정됩니다

물질의 비열 용량예열하는데 필요한 열량으로 측정 질량 단위이 물질의 1K. 1kg의 유리나 1kg의 물을 가열하려면 서로 다른 양의 에너지가 필요합니다. 비열 용량은 모든 물질에 대해 이미 계산된 알려진 양입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

물질 C의 열용량-이것은 질량을 1K 고려하지 않고 몸체를 가열하는 데 필요한 열량입니다.

용융 및 결정화

녹는 것은 물질이 다음과 같이 전이되는 것입니다. 고체 상태액체로. 역전이를 결정화라고 합니다.

물질의 결정 격자 파괴에 소비되는 에너지는 공식에 의해 결정됩니다

비융해열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

기화(증발 또는 비등) 및 응축

기화는 물질이 액체(고체) 상태에서 기체 상태로 전이되는 현상입니다. 역과정응축이라고 합니다.

기화 비열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

연소

물질이 연소할 때 방출되는 열의 양

연소 비열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

폐쇄되고 단열적으로 고립된 몸체 시스템의 경우 열 균형 방정식이 충족됩니다. 대수적 합열 교환에 참여하는 모든 신체가 주고 받는 열의 양은 0입니다.

Q 1 +Q 2 +...+Q n =0

23) 액체의 구조. 표면층. 표면장력: 발현, 계산, 표면장력 계수의 예.

때때로 어떤 분자라도 근처의 빈 위치로 이동할 수 있습니다. 이러한 액체의 점프는 매우 자주 발생합니다. 따라서 분자는 결정처럼 특정 중심에 묶여 있지 않으며 액체의 전체 부피를 통해 이동할 수 있습니다. 이것은 액체의 유동성을 설명합니다. 밀접하게 위치한 분자 사이의 강한 상호 작용으로 인해 여러 분자를 포함하는 국소적(불안정한) 정렬 그룹을 형성할 수 있습니다. 이 현상을 주문 마감(그림 3.5.1).

계수 β는 다음과 같습니다. 온도 계수체적 팽창 . 액체의 이 계수는 고체의 계수보다 수십 배 더 큽니다. 예를 들어, 물의 경우 20°C의 온도에서 β in ≒ 2 10 – 4 K – 1, 강철의 경우 β st ≒ 3.6 10 – 5 K – 1, 석영 유리의 경우 β kv ≒ 9 10 – 6 K – 1 .

물의 열팽창은 지구상의 생명체에게 흥미롭고 중요한 변칙 현상을 가지고 있습니다. 4°C 미만의 온도에서는 온도가 감소함에 따라 물이 팽창합니다(β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

물이 얼면 팽창하므로 얼음은 얼어붙은 물 표면에 떠 있는 상태로 남아 있습니다. 얼음 아래 물의 어는 온도는 0°C입니다. 저수지 바닥의 밀도가 높은 물층의 온도는 약 4°C입니다. 덕분에 얼어붙은 저수지 물에도 생명체가 존재할 수 있다.

최대 흥미로운 기능액체는 존재다 자유 표면 . 액체는 가스와 달리 부어지는 용기의 전체 부피를 채우지 않습니다. 액체와 기체(또는 증기) 사이에 경계면이 형성됩니다. 특별한 조건나머지 액체 질량과 비교하여.. 압축성이 매우 낮기 때문에 더 조밀하게 포장된 표면층이 있어도 액체 부피에 눈에 띄는 변화가 발생하지 않는다는 점을 명심해야 합니다. 분자가 표면에서 액체로 이동하면 분자간 상호 작용의 힘이 긍정적인 작용을 합니다. 반대로, 액체 깊은 곳에서 표면으로 특정 수의 분자를 끌어당기기 위해서는(즉, 액체의 표면적을 늘리기 위해) 외부 힘이 양의 일 Δ를 수행해야 합니다. ㅏ외부, 변화에 비례 Δ 에스표면적:

역학에서는 시스템의 평형 상태가 다음에 해당하는 것으로 알려져 있습니다. 최소값그 잠재적 에너지. 따라서 액체의 자유 표면은 그 면적을 줄이는 경향이 있습니다. 이러한 이유로 액체의 자유 방울은 구형 모양을 취합니다. 액체는 표면에 접선 방향으로 작용하는 힘이 이 표면을 수축(당기는)하는 것처럼 동작합니다. 이러한 힘을 표면 장력 .

표면 장력이 있으면 액체 표면이 탄력적으로 늘어난 필름처럼 보입니다. 단, 필름의 탄성력은 표면적(즉, 필름이 변형되는 방식)과 표면 장력에 따라 달라집니다. 힘 의존하지 마십시오액체의 표면적에.

비눗물과 같은 일부 액체는 얇은 막을 형성하는 능력이 있습니다. 잘 알려진 비눗방울은 규칙적인 구형 모양을 갖고 있습니다. 이는 또한 표면 장력의 영향을 보여줍니다. 측면 중 하나가 움직일 수 있는 와이어 프레임을 비눗물에 담그면 전체 프레임이 액체 필름으로 덮이게 됩니다(그림 3.5.3).

표면 장력은 필름 표면을 감소시키는 경향이 있습니다. 프레임의 움직이는 면의 균형을 맞추려면 외부 힘이 가해져야 합니다. 힘의 영향으로 크로스바가 Δ 만큼 움직이는 경우 엑스, 그러면 작업 Δ가 수행됩니다. ㅏ vn = 에프 vn Δ 엑스 = Δ 에피 = σΔ 에스, 여기서 Δ 에스 = 2엘Δ 엑스– 비누막 양면의 표면적이 증가합니다. 힘의 계수와 동일하므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

따라서 표면 장력 계수 σ는 다음과 같이 정의될 수 있습니다. 표면 경계선의 단위 길이당 작용하는 표면 장력의 계수.

액체 방울과 비누 거품 내부의 표면 장력의 작용으로 인해 과도한 압력 Δ가 발생합니다. 피. 반경의 구형 방울을 정신적으로 자르면 아르 자형두 개의 반쪽으로 나뉘면 각각은 길이 2π의 절단 경계에 적용된 표면 장력의 작용 하에서 평형 상태에 있어야 합니다. 아르 자형면적 π에 작용하는 초과 압력 힘 아르 자형 2개 섹션(그림 3.5.4). 평형 조건은 다음과 같이 쓰여집니다.

이러한 힘이 액체 자체의 분자 사이의 상호 작용 힘보다 크면 액체는 젖음고체의 표면. 이 경우 액체는 어느 정도 고체 표면에 접근합니다. 예각θ는 주어진 액체-고체 쌍의 특성입니다. 각도 θ가 호출됩니다. 접촉각 . 액체 분자 사이의 상호 작용 힘이 고체 분자와의 상호 작용 힘을 초과하면 접촉각 θ가 둔해집니다(그림 3.5.5). 이 경우 그들은 액체라고 말합니다. 젖지 않는다고체의 표면. ~에 완전 젖음θ = 0, ~에 완전 비습윤θ = 180°.

모세관 현상직경이 작은 관에서 액체의 상승 또는 하강이라고 함 - 모세혈관. 습윤 액체는 모세혈관을 통해 상승하고, 습윤하지 않는 액체는 하강합니다.

그림에서. 3.5.6은 특정 반경의 모세관을 보여줍니다. 아르 자형, 하단에서 밀도 ρ의 습윤 액체로 낮아졌습니다. 모세관의 상단이 열려 있습니다. 모세관 내 액체의 상승은 모세관 내 액체 기둥에 작용하는 중력의 크기가 합력과 같아질 때까지 계속됩니다. 에프 n 모세관 표면과 액체의 접촉 경계를 따라 작용하는 표면 장력: 에프티 = 에프 n, 어디서 에프티 = mg = ρ 시간π 아르 자형 2 g, 에프 n = σ2π 아르 자형 cos θ.

이는 다음을 의미합니다.

완전 비습윤 θ = 180°인 경우 cos θ = –1이므로, 시간 < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

물은 깨끗한 유리 표면을 거의 완전히 적십니다. 반대로, 수은은 유리 표면을 완전히 적시지 않습니다. 따라서 유리 모세관의 수은 수준은 용기의 수준 아래로 떨어집니다.

24) 기화: 정의, 유형(증발, 비등), 기화 및 응축 열량 계산, 기화 비열.

증발 및 응축. 물질의 분자 구조에 대한 아이디어를 바탕으로 증발 현상을 설명합니다. 비열의 기화열. 그 단위.

액체가 증기로 변하는 현상을 '기증'이라고 한다. 증발.

증발 - 열린 표면에서 발생하는 기화 과정.

액체 분자는 다음과 같이 움직입니다. 다른 속도로. 어떤 분자가 액체 표면에 도달하면 이웃 분자의 인력을 극복하고 액체 밖으로 날아갈 수 있습니다. 분출된 분자는 증기를 형성합니다. 액체의 나머지 분자는 충돌 시 속도를 변경합니다. 동시에 일부 분자는 액체 밖으로 날아갈 만큼 충분한 속도를 얻습니다. 이 과정이 계속되어 액체가 천천히 증발합니다.

*증발 속도는 액체의 종류에 따라 다릅니다. 더 적은 힘으로 분자를 끌어당기는 액체는 더 빨리 증발합니다.

*증발은 어떤 온도에서도 발생할 수 있습니다. 하지만 때 고온증발이 더 빨리 일어난다 .

*증발 속도는 표면적에 따라 다릅니다.

*바람(공기 흐름)이 있으면 증발이 더 빨리 발생합니다.

증발하는 동안 내부 에너지는 감소합니다. 증발하는 동안 액체는 빠른 분자를 떠나므로 나머지 분자의 평균 속도는 감소합니다. 이는 외부로부터 에너지 유입이 없으면 액체의 온도가 감소한다는 것을 의미합니다.

증기가 액체로 변하는 현상을 현상이라고 합니다. 응축. 이는 에너지 방출을 동반합니다.

증기 응축은 구름 형성을 설명합니다. 땅 위로 상승하는 수증기는 작은 물방울로 구성된 차가운 공기층에 구름을 형성합니다.

기화의 비열 - 물리적 온도 변화 없이 1kg의 액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량을 나타내는 값입니다.

Ud. 기화열 문자 L로 표시되고 J/kg으로 측정됩니다.

Ud. 물의 기화열: L=2.3×10 6 J/kg, 알코올 L=0.9×10 6

액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량: Q = Lm

작업을 수행하는 것뿐만 아니라 가스를 가열하여 실린더 내 가스의 내부 에너지를 변경할 수도 있습니다(그림 43). 피스톤을 고정하면 가스의 부피는 변하지 않지만 온도, 즉 내부 에너지가 증가합니다.
일을 하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 에너지를 전달하는 과정을 열 교환 또는 열 전달이라고 합니다.

열교환의 결과로 신체에 전달되는 에너지를 열량이라고 합니다.열량은 열 교환 중에 신체가 발산하는 에너지라고도 합니다.

열전달의 분자 사진.물체 사이의 경계에서 열 교환이 진행되는 동안 천천히 움직이는 차가운 물체의 분자와 더 빠르게 움직이는 뜨거운 물체의 분자 사이의 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 분자의 운동에너지는 동일해지고 차가운 물체의 분자 속도는 증가하고 뜨거운 물체의 분자 속도는 감소합니다.

열 교환 중에 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변환되지 않습니다. 뜨거운 몸체의 내부 에너지 중 일부가 차가운 몸체로 전달됩니다.

열량과 열용량. VII 클래스 물리학 과정에서 질량 m의 몸체를 온도 t 1에서 온도 t 2로 가열하려면 열량을 알려야 하는 것으로 알려져 있습니다.

Q = cm(t 2 – t 1) = cmΔt. (4.5)

신체가 냉각되면 영구 온도 t 2 는 초기 온도 t 1 보다 낮고 신체에서 발산하는 열량은 음수입니다.
식 (4.5)의 계수 c는 다음과 같습니다. 비열 용량. 비열 용량은 물질 1kg이 온도가 1K 변할 때 받아들이거나 방출하는 열량입니다.

비열 용량은 줄을 킬로그램으로 나누고 켈빈을 곱하여 표시됩니다.물체마다 온도를 1K 높이려면 서로 다른 양의 에너지가 필요합니다. 따라서 물의 비열 용량은 4190 J/(kg K)이고 구리의 비열 용량은 380 J/(kg K)입니다.

비열 용량은 물질의 특성뿐만 아니라 열 전달이 발생하는 과정에 따라 달라집니다. 일정한 압력에서 가스를 가열하면 가스가 팽창하여 일을 합니다. 일정한 압력에서 기체를 1°C 가열하려면 일정한 부피에서 가열하는 것보다 더 많은 열이 전달되어야 합니다.

액체와 고체는 가열되면 약간 팽창하며, 일정한 부피와 일정한 압력에서 비열 용량은 거의 차이가 없습니다.

비열의 기화열.액체를 증기로 변환하려면 일정량의 열이 전달되어야 합니다. 이 변환 동안 액체의 온도는 변하지 않습니다. 일정한 온도에서 액체가 증기로 변환되면 분자의 운동 에너지가 증가하지 않지만 위치 에너지가 증가합니다. 결국, 기체 분자 사이의 평균 거리는 액체 분자 사이의 거리보다 몇 배 더 큽니다. 또한 물질이 액체에서 기체 상태로 전이하는 동안 부피가 증가하려면 외부 압력에 대항하는 작업이 필요합니다.

일정한 온도에서 액체 1kg을 증기로 변환하는 데 필요한 열량을 기화 비열이라고 합니다. 이 양은 문자 r로 표시되며 킬로그램당 줄(J)로 표시됩니다.

물의 기화 비열은 매우 높습니다: 100°C의 온도에서 2.256 · 10 6 J/kg. 기타 액체(알코올, 에테르, 수은, 등유 등)의 경우 기화 비열은 3~10배 적습니다.

질량이 m인 액체를 증기로 변환하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

증기가 응축되면 같은 양의 열이 방출됩니다.

Q k = -rm. (4.7)

비융합열.결정체가 녹을 때 공급되는 모든 열은 분자의 위치 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다. 용융은 일정한 온도에서 일어나기 때문에 분자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.

녹는점의 결정성 물질 1kg을 같은 온도의 액체로 변환하는 데 필요한 열량 λ(람다)를 비융해열이라고 합니다.

1kg의 물질이 결정화되면 정확히 같은 양의 열이 방출됩니다. 얼음이 녹는 비열은 3.4 · 10 5 J/kg으로 매우 높습니다.

질량이 m인 결정체를 녹이려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Qpl = λm. (4.8)

신체의 결정화 중에 방출되는 열의 양은 다음과 같습니다.

Q cr = - λm. (4.9)

1. 열의 양은 얼마입니까? 2. 물질의 비열용량은 무엇에 달려 있습니까? 3. 기화비열이란 무엇입니까? 4. 비융해열을 무엇이라고 합니까? 5. 어떤 경우에 전달된 열량이 음수입니까?