열역학 시스템의 내부 에너지는 두 가지 방법으로 변경 될 수 있습니다.

1. 끝내다 시스템 작업,
2. 열 상호 작용을 통해.

신체로의 열 전달은 신체에 거시적 인 작업을 수행하는 것과 관련이 없습니다. 에 이 경우 내부 에너지의 변화는 더 높은 온도를 가진 신체의 개별 분자가 더 낮은 온도를 가진 신체의 일부 분자에 작용한다는 사실에 기인합니다. 이 경우 열전도율로 인해 열 상호 작용이 실현됩니다. 방사선을 통한 에너지 전달도 가능합니다. 미세한 과정의 시스템 (전신과 관련이 없지만 개별 분자와 관련이 있음)을 열 전달이라고합니다. 열 전달의 결과로 한 신체에서 다른 신체로 전달되는 에너지의 양은 한 신체에서 다른 신체로 전달되는 열의 양에 의해 결정됩니다.

정의

따뜻함 주변 신체 (환경)와의 열교환 과정에서 신체가받는 (또는주는) 에너지라고합니다. 열은 일반적으로 문자 Q로 표시됩니다.

이것은 열역학의 기본 수량 중 하나입니다. 열역학의 첫 번째와 두 번째 원리의 수학적 표현에는 열이 포함됩니다. 열은 분자 운동 형태의 에너지라고합니다.

열은 시스템 (본체)으로 전달되거나 시스템에서 제거 될 수 있습니다. 열이 시스템에 전달되면 긍정적이라고 믿어집니다.

온도가 변할 때 열을 계산하는 공식

기본 열량은 다음과 같이 표시됩니다. 시스템이 상태의 작은 변화로 수신 (포기)하는 열 요소는 완전한 차이가 아닙니다. 그 이유는 열이 시스템 상태를 변경하는 과정의 기능이기 때문입니다.

시스템에 전달되는 기본 열량과 온도가 T에서 T + dT로 변경되면 다음과 같습니다.

여기서 C는 신체의 열용량입니다. 고려중인 몸체가 균질하다면 열량에 대한 공식 (1)은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

몸의 비열은 어디입니까, m은 몸의 질량, 몰열, 어금니 물질의 질량, 물질의 몰수입니다.

신체가 균질하고 열용량이 온도와 무관 한 것으로 간주되면 신체가 체온이 증가함에 따라받는 열량 ()은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

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

상 전이 중 열량에 대한 공식

물질의 한 단계에서 다른 단계로의 전이는 일정량의 열의 흡수 또는 방출을 동반하며이를 상전이 열이라고합니다.

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

융합의 비열은 어디에 있고, dm은 체질량 요소입니다. 신체는 고려중인 물질의 용융 온도와 동일한 온도를 가져야한다는 점을 고려해야합니다. 결정화 중에 열은 (4)와 동일하게 방출됩니다.

액체를 증기로 전환하는 데 필요한 열량 (기화열)은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

여기서 r은 증발의 비열입니다. 증기가 응축되면 열이 방출됩니다. 기화열은 같은 질량의 물질의 응축열과 같습니다.

열량 측정 단위

SI 시스템에서 열량을 측정하는 기본 단위는 다음과 같습니다. [Q] \u003d J

흔히 발견되는 비조직적 열 단위 기술적 계산... [Q] \u003d 칼로리 (칼로리). 1 cal \u003d 4.1868 J.

문제 해결의 예

예

작업. t \u003d 40C의 온도에서 200 리터의 물을 얻기 위해 어떤 양의 물을 혼합해야합니까? 물 한 질량의 온도가 t 1 \u003d 10C이고 두 번째 물의 질량은 t 2 \u003d 60C입니까?

결정. 열 균형 방정식을 다음과 같은 형식으로 작성하겠습니다.

여기서 Q \u003d cmt는 물을 혼합 한 후 준비된 열의 양입니다. Q 1 \u003d cm 1 t 1-온도가 t 1이고 질량이 m 1 인 물의 일부 열량; Q 2 \u003d cm 2 t 2-온도가 t 2이고 질량이 m 2 인 물의 일부 열량.

방정식 (1.1)은 다음을 의미합니다.

물의 차가운 부분 (V 1)과 뜨거운 부분 (V 2)을 단일 부피 (V)로 결합 할 때 다음과 같이 가정 할 수 있습니다.

그래서 우리는 방정식 시스템을 얻습니다.

그것을 해결하면 다음을 얻습니다.

아시다시피 다양한 기계 공정 중에 기계 에너지가 변경됩니다. W meh. 기계적 에너지 변화의 척도는 시스템에 적용되는 힘의 작용입니다.

\\ (~ \\ 델타 W_ (meh) \u003d A. \\)

열 교환으로 신체 내부 에너지의 변화가 발생합니다. 열 교환 중 내부 에너지의 변화를 측정하는 것은 열의 양입니다.

열량 열 교환 과정에서 신체가받는 (또는 포기하는) 내부 에너지의 변화를 측정 한 것입니다.

따라서 일과 열의 양은 모두 에너지의 변화를 특성화하지만 에너지와 동일하지는 않습니다. 그들은 시스템 자체의 상태를 특성화하지 않지만 상태가 변경되고 본질적으로 프로세스의 본질에 의존 할 때 한 유형에서 다른 유형으로 (한 신체에서 다른 신체로) 에너지 전달 과정을 결정합니다.

일과 열량의 주요 차이점은 일이 한 유형에서 다른 유형으로 (기계에서 내부로) 에너지의 변환과 함께 시스템의 내부 에너지를 변경하는 과정을 특성화한다는 것입니다. 열의 양은 에너지 변환을 동반하지 않는 내부 에너지를 한 신체에서 다른 신체로 전달하는 과정을 특징으로합니다.

경험에 따르면 질량으로 몸을 데우는 데 필요한 열량 미디엄 온도에서 티 1 ~ 온도 티 2, 공식에 의해 계산됩니다

\\ (~ Q \u003d cm (T_2-T_1) \u003d cm \\ 델타 T, \\ qquad (1) \\)

어디 씨 -물질의 비열 용량;

\\ (~ c \u003d \\ frac (Q) (m (T_2-T_1)). \\)

비열의 SI 단위는 킬로그램 당 줄 (J / K)입니다.

비열 씨 1K로 가열하기 위해 무게가 1kg 인 신체에 전달해야하는 열량과 수치 적으로 동일합니다.

열용량 몸 씨 T는 체온을 1K 씩 변경하는 데 필요한 열량과 수치 적으로 동일합니다.

\\ (~ C_T \u003d \\ frac (Q) (T_2-T_1) \u003d cm. \\)

SI 단위의 신체 열용량 단위는 켈빈 당 줄 (J / K)입니다.

일정한 온도에서 액체를 증기로 변환하려면 많은 열을 소비해야합니다.

\\ (~ Q \u003d Lm, \\ qquad (2) \\)

어디 엘 -기화의 비열. 증기가 응축되면 같은 양의 열이 방출됩니다.

결정체를 질량으로 녹이기 위해 미디엄 녹는 점에서 몸에 열의 양을 전달하는 것이 필요합니다

\\ (~ Q \u003d \\ 람다 m, \\ qquad (3) \\)

어디 λ -융합의 비열. 몸이 결정화되면 같은 양의 열이 방출됩니다.

연료 질량의 완전 연소 중에 방출되는 열량 미디엄,

\\ (~ Q \u003d qm, \\ qquad (4) \\)

어디 큐 -연소의 비열.

증발, 용융 및 연소의 비열의 SI 단위는 킬로그램 당 줄 (J / kg)입니다.

문학

Aksenovich L.A. 물리학 고등학교: 이론. 작업. 테스트 : 교과서. obs의 영수증을 제공하는 기관에 대한 수당. 환경, 교육 / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. 파리 노. -민스크 : Adukatsya i vyhavanne, 2004.-P. 154-155.

« 물리학-10 학년 "

물질의 총체적 변형은 어떤 과정에서 발생합니까?
물질의 집합 상태를 어떻게 변경할 수 있습니까?

일을하거나, 가열하거나, 반대로 식혀서 신체의 내부 에너지를 바꿀 수 있습니다.
따라서 금속을 단조 할 때 작업이 완료되고 가열되는 동시에 금속이 타는 불꽃으로 가열 될 수 있습니다.

또한 피스톤을 고정하면 (그림 13.5) 가열해도 가스의 양이 변하지 않고 작업이 완료되지 않습니다. 그러나 가스의 온도와 그에 따른 내부 에너지는 증가합니다.

내부 에너지는 증가하거나 감소 할 수 있으므로 열의 양은 양과 음이 될 수 있습니다.

일을하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 에너지를 전달하는 과정을 열교환.

열교환 중 내부 에너지의 변화에 \u200b\u200b대한 정량적 측정을 따뜻함의 양.

열전달의 분자 사진.

몸 사이의 경계면에서 열교환하는 동안 천천히 움직이는 차가운 몸의 분자와 빠르게 움직이는 뜨거운 몸의 분자의 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 분자의 운동 에너지가 평준화되고 냉체 분자의 속도가 증가하고 뜨거운 물체의 속도가 감소합니다.

열 교환 중에는 한 형태에서 다른 형태로 에너지가 변환되지 않습니다. 더 가열 된 몸체의 내부 에너지 일부는 덜 가열 된 몸체로 전달됩니다.

열량 및 열용량.

질량 m을 온도 t 1에서 온도 t 2로 가열하려면 열량을 전달해야한다는 것을 이미 알고 있습니다.

Q \u003d cm (t 2-t 1) \u003d cm Δt. (13.5)

몸이 식 으면 최종 온도 t2는 초기 온도 t1보다 낮아지고 몸에서 발산되는 열의 양은 음수입니다.

공식 (13.5)의 계수 c는 다음과 같습니다. 비열 물질.

비열 질량이 1kg 인 물질이 온도가 1K 변할 때 받거나 발산하는 열량과 수치 적으로 동일한 값입니다.

가스의 비열 용량은 열 전달 과정에 따라 다릅니다. 가스가 일정한 압력으로 가열되면 팽창하여 작동합니다. 일정한 압력에서 1 ° C로 가스를 가열하려면 전달해야합니다. 많은 양 가스가 가열 될 때 일정한 부피로 가열하는 것보다 열.

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

기화의 비열.

끓는 동안 액체를 증기로 변환하려면 일정량의 열을 전달해야합니다. 액체의 온도는 끓는 동안 변하지 않습니다. 일정한 온도에서 액체가 증기로 변환되면 분자의 운동 에너지가 증가하지는 않지만 상호 작용의 위치 에너지가 증가합니다. 결국 기체 분자 사이의 평균 거리는 액체 분자 사이의 거리보다 훨씬 큽니다.

1kg 무게의 액체를 일정한 온도에서 증기로 변환하는 데 필요한 열량과 수치 적으로 동일한 양을 비열 증발.

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

이 값은 문자 r로 표시되며 킬로그램 당 줄 (J / kg)로 표시됩니다.

물 기화의 비열은 매우 높습니다 : 100 ° C의 온도에서 r Н20 \u003d 2.256 10 6 J / kg. 예를 들어 알코올, 에테르, 수은, 등유와 같은 다른 액체의 경우 기화 비열은 물의 비열보다 3-10 배 적습니다.

질량 m의 액체를 증기로 변환하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Q p \u003d rm. (13.6)

증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

Q에서 \u003d -rm. (13.7)

융합의 비열.

결정체가 녹 으면 여기에 공급되는 모든 열이 분자 상호 작용의 위치 에너지를 증가시킵니다. 용융은 일정한 온도에서 발생하기 때문에 분자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.

녹는 점에서 무게가 1kg 인 결정 성 물질을 액체로 변환하는 데 필요한 열량과 수치 적으로 동일한 양을 비 융해열 문자 λ로 표시됩니다.

무게가 1kg 인 물질이 결정화되면 용융 중에 흡수되는 것과 똑같은 양의 열이 방출됩니다.

얼음이 녹는 비열은 3.34 10 5 J / kg입니다.

“얼음에 높은 녹는 열이 없다면 봄에 전체 얼음 덩어리가 몇 분 또는 몇 초 안에 녹아 야 할 것입니다. 열이 공기에서 얼음으로 계속 전달되기 때문입니다. 이것의 결과는 끔찍할 것입니다. 결국 기존 상황에서도 많은 양의 얼음이나 눈이 녹 으면 큰 홍수와 강한 물의 흐름이 발생합니다. " R. Black, 18 세기

질량 m의 결정체를 녹이려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Q pl \u003d λm. (13.8)

몸의 결정화 중에 방출되는 열의 양은 다음과 같습니다.

Q cr \u003d -λm (13.9)

열 균형 방정식.

예를 들어 용기의 물과 물에 떨어 뜨린 뜨거운 철구 사이의 열 교환과 같이 처음에는 온도가 다른 여러 본체로 구성된 시스템 내에서 열 교환을 고려해 보겠습니다. 에너지 보존 법칙에 따르면 한 신체가 발산하는 열량은 다른 신체가받는 열량과 수치 적으로 동일합니다.

주어진 열량은 음수로 간주되고 수신 열량은 양수입니다. 따라서 총 열량 Q1 + Q2 \u003d 0입니다.

격리 된 시스템의 여러 본체간에 열 교환이 발생하면

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... \u003d 0. (13.10)

방정식 (13.10)이 호출됩니다. 열 균형 방정식.

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

열용량 1도 가열했을 때 몸이 흡수하는 열량입니다.

신체의 열용량은 대문자로 표시됩니다. 라틴 문자 에서.

신체의 열용량을 결정하는 것은 무엇입니까? 우선 질량에서. 예를 들어 1kg의 물을 가열하면 200g을 가열하는 것보다 더 많은 열이 필요합니다.

그리고 물질의 종류에서? 실험을 해보자. 두 개의 동일한 용기를 가져다가 그중 하나에 400g의 물을, 다른 하나에 400g의 식물성 기름을 붓고 동일한 버너를 사용하여 가열하기 시작합니다. 온도계의 판독 값을 관찰하면 오일이 빠르게 가열되는 것을 볼 수 있습니다. ㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ ㅇㅇㅇ 물과 기름을 같은 온도로 가열하려면 물을 더 오래 가열해야합니다. 그러나 물을 오래 데울수록 버너에서 더 많은 열을받습니다.

따라서 동일한 질량을 가열하려면 다른 물질 같은 온도가 필요할 때까지 다른 금액 따뜻함. 몸을 데우기 위해 필요한 열의 양, 따라서 열용량은이 몸을 구성하는 물질의 종류에 따라 다릅니다.

예를 들어 질량이 1kg 인 물의 온도를 1 ° C 씩 높이려면 4200J와 같은 열량이 필요하고 동일한 질량의 1 ° C를 가열하려면 해바라기 유 1700 J와 같은 열량.

물질 1kg을 1ºС만큼 가열하는 데 필요한 열량을 나타내는 물리량을 비열 이 물질의.

각 물질에는 자체 비열이 있으며 라틴 문자 c로 표시되며 킬로그램 도당 줄 (J / (kg · ° C))로 측정됩니다.

다른 동일한 물질의 비열 집계 상태 (고체, 액체 및 기체)는 다릅니다. 예를 들어, 물의 비열 용량은 4200 J / (kg · ºС)이고 얼음의 비열 용량은 2100 J / (kg · ° С)입니다. 고체 상태의 알루미늄은 920 J / (kg-° С)와 같은 비열을 가지며 액체 상태-1080 J / (kg-° С)입니다.

물은 비열 용량이 매우 높습니다. 따라서 여름에 예열되는 바다와 바다의 물은 공기에서 많은 양의 열을 흡수합니다. 덕분에 큰 수역 근처에 위치한 곳에서는 여름이 물에서 먼 곳만큼 덥지 않습니다.

신체를 가열하는 데 필요한 열량 또는 냉각 중에 방출되는 열량 계산.

위에서 보면 몸을 데우는 데 필요한 열의 양은 몸이 구성하는 물질의 종류 (즉, 비열 용량)와 몸의 질량에 따라 달라진다는 것이 분명합니다. 또한 열의 양은 우리가 체온을 얼마나 올릴 것인지에 달려 있다는 것도 분명합니다.

따라서 신체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 방출되는 열의 양을 결정하려면 신체의 비열에 질량과 최종 온도와 초기 온도의 차이를 곱해야합니다.

큐= 센티미터 (t 2 -t 1),

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

몸이 뜨거워지면 t 2> t 1 따라서 큐 >0 ... 몸을 식힐 때 t 2 및< t 1 따라서 큐< 0 .

몸 전체의 열용량을 알고 있다면 에서, 큐 공식에 의해 결정됩니다. Q \u003d C (t 2- t 1).

22) 용융 : 결정, 용융 또는 응고를위한 열량 계산, 용융 비열, 의존성 그래프 t 0 (Q).

열역학

부분 분자 물리학, 에너지 전달, 일부 유형의 에너지를 다른 유형으로 변환하는 법칙을 연구합니다. 분자 운동 이론과 달리 열역학은 고려하지 않습니다. 내부 구조 물질과 마이크로 파라미터.

열역학 시스템

에너지 (일 또는 열의 형태로)를 서로 또는 환경... 예를 들어, 주전자의 물이 식고 물의 열은 주전자로, 주전자는 환경과 교환됩니다. 피스톤 아래에 가스가있는 실린더 : 피스톤이 작동하여 가스가 에너지를 받고 매크로 매개 변수가 변경됩니다.

열량

그것 에너지열교환 과정에서 시스템에 의해 받거나 주어지는. 기호 Q로 지정되며 다른 에너지와 마찬가지로 줄 단위로 측정됩니다.

다양한 열 전달 과정의 결과로 전달되는 에너지는 자체 방식으로 결정됩니다.

가열 및 냉각

이 프로세스는 시스템 온도의 변화를 특징으로합니다. 열량은 공식에 의해 결정됩니다.

물질의 비열 가열에 필요한 열량으로 측정 질량 단위 이 물질의 1K. 1kg의 유리 또는 1kg의 물을 가열하려면 다른 양의 에너지가 필요합니다. 비열은 모든 물질에 대해 이미 계산 된 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하십시오.

물질 С의 열용량 -이것은 질량을 1K로 고려하지 않고 몸을 데우는 데 필요한 열량입니다.

용융 및 결정화

녹는-물질의 전환 고체 상태 액체로. 역전이를 결정화라고합니다.

물질의 결정 격자 파괴에 소비되는 에너지는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

융합의 비열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하십시오.

기화 (증발 또는 비등) 및 응축

기화는 물질이 액체 (고체) 상태에서 기체 상태로 전환되는 것입니다. 리버스 프로세스 결로라고합니다.

기화의 비열은 각 물질에 대해 알려진 양이며 값은 물리적 표에서 찾을 수 있습니다.

연소

물질 연소 중에 방출되는 열의 양

특정 발열량은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하십시오.

폐쇄되고 단열 적으로 격리 된 신체 시스템의 경우 열 균형 방정식이 충족됩니다. 대수 합계 열교환에 참여하는 모든 기관이 발산하고받는 열의 양은 0입니다.

Q 1 + Q 2 + ... + Q n \u003d 0

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

때때로 모든 분자는 인접한 빈 곳으로 이동할 수 있습니다. 액체의 이러한 점프는 매우 자주 발생합니다. 따라서 분자는 결정 에서처럼 특정 중심에 부착되지 않으며 액체의 전체 부피를 통해 이동할 수 있습니다. 이것은 유체의 유동성을 설명합니다. 밀접하게 배치 된 분자 사이의 강한 상호 작용으로 인해 여러 분자를 포함하는 국소 (불안정) 정렬 된 그룹을 형성 할 수 있습니다. 이 현상을 짧은 주문 (그림 3.5.1).

계수 β는 온도 계수 체적 팽창 ... 액체에 대한이 계수는 고체의 계수보다 수십 배 더 큽니다. 예를 들어 물의 경우 20 ° C β in ≈ 2 10-4 K-1, 강철 β st ≈ 3.6 10-5 K-1, 석영 유리 β kv ≈ 9 10-6 K-1 .

물의 열팽창은 지구상의 생명체에게 흥미롭고 중요한 변칙성을 가지고 있습니다. 4 ° C 미만의 온도에서 물은 온도 (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

물이 얼면 팽창하여 얼음이 얼어 붙은 물 표면에 떠 있습니다. 얼음 아래의 얼어 붙은 물의 온도는 0 ° С입니다. 저수지 바닥의 밀도가 높은 물층에서 온도는 약 4 ° C입니다. 덕분에 냉동 저수지의 물에 생명체가 존재할 수 있습니다.

대부분 흥미로운 기능 액체는 존재입니다 자유 표면 ... 가스와 달리 액체는 그것이 부어지는 용기의 전체 부피를 채우지 않습니다. 액체와 기체 (또는 증기) 사이에 인터페이스가 형성되어 특별한 조건 액체의 나머지 질량과 비교할 때 매우 낮은 압축률로 인해 더 조밀하게 패킹 된 표면층의 존재는 액체의 부피에 눈에 띄는 변화를 일으키지 않는다는 점을 명심해야합니다. 분자가 액체의 표면에서 내부로 이동하면 분자간 상호 작용의 힘이 긍정적 인 역할을합니다. 반대로 액체의 깊이에서 표면으로 특정 수의 분자를 끌어 당기려면 (즉, 액체의 표면적을 늘리기 위해) 외부 힘이 긍정적 인 일을해야합니다 Δ ㅏ ext, Δ의 변화에 \u200b\u200b비례 에스 표면적:

시스템의 평형 상태가 다음에 해당한다는 것은 역학으로부터 알려져 있습니다. 최소값 그것의 위치 에너지. 따라서 액체의 자유 표면은 면적을 줄이는 경향이 있습니다. 이러한 이유로 액체 한 방울은 구형을 취합니다. 유체는 마치 힘이 표면에 접선 방향으로 작용하여이 표면을 축소 (당기기)하는 것처럼 작동합니다. 이 세력은 표면 장력 .

표면 장력의 존재는 필름의 탄성력이 표면적 (즉, 필름이 변형되는 방식) 및 표면 장력에 따라 달라지는 유일한 차이점을 제외하고는 액체의 표면을 탄성 신축 필름과 유사하게 만듭니다. 힘 의존하지 마십시오 액체의 표면적에서.

비눗물과 같은 일부 액체는 얇은 막을 형성하는 경향이 있습니다. 잘 알려진 비눗 방울은 규칙적인 구형을 가지고 있습니다. 이것은 또한 표면 장력의 영향을 보여줍니다. 와이어 프레임을 비눗물로 낮추면 한쪽이 움직일 수 있으며 전체가 액체 필름으로 덮여 있습니다 (그림 3.5.3).

표면 장력은 필름 표면을 수축시키는 경향이 있습니다. 프레임의 움직일 수있는 쪽의 균형을 맞추기 위해서는 외부 힘이 가해 져야합니다. 엑스, 작업 Δ ㅏ 내선 \u003d 에프 내선 Δ 엑스 = Δ Ep = σΔ 에스, 여기서 Δ 에스 = 2엘Δ 엑스 -비누 필름 양면의 표면적 증가. 힘의 모듈이 동일하므로 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

따라서 표면 장력 계수 σ는 다음과 같이 정의 할 수 있습니다. 표면 경계선의 단위 길이 당 작용하는 표면 장력의 계수.

액체 방울과 비누 거품 내부의 표면 장력 작용으로 인해 과도한 압력 Δ 피... 반경의 구형 드롭을 정신적으로 자르면 아르 자형 두 반쪽으로, 각각 길이가 2π 인 절단 경계에 적용된 표면 장력의 작용하에 평형 상태에 있어야합니다. 아르 자형 영역 π에 작용하는과 압력 아르 자형 2 개의 섹션 (그림 3.5.4). 평형 조건은 다음과 같이 작성됩니다.

이 힘이 액체 자체의 분자 사이의 상호 작용 힘보다 크면 액체는 젖은 고체의 표면. 이 경우 액체는 일부 아래에서 고체 표면에 접근합니다. 예각 θ, 주어진 액체 쌍의 특성-고체. 각도 θ는 모서리 각도 ... 액체 분자 사이의 상호 작용 힘이 고체 분자와의 상호 작용 힘을 초과하면 접촉각 θ가 둔한 것으로 판명됩니다 (그림 3.5.5). 이 경우 그들은 액체가 젖지 않는다 고체의 표면. 언제 완전 젖음θ \u003d 0, for 완전 비습윤θ \u003d 180 °.

모세관 현상 작은 직경의 튜브에서 액체의 상승 또는 하강이라고합니다. 모세 혈관... 습윤 액체는 모세관을 통해 상승하고 비습윤 액체는 아래로 내려갑니다.

그림에서. 3.5.6은 특정 반경의 모세관을 묘사합니다. 아르 자형밀도 ρ의 습윤 액체로 하단에 의해 낮아집니다. 모세관의 상단이 열려 있습니다. 모세관에서 액체의 상승은 모세관의 액체 기둥에 작용하는 중력이 결과와 크기가 같아 질 때까지 계속됩니다. 에프 n 액체와 모세관 표면의 접촉 경계를 따라 작용하는 표면 장력 : 에프 t \u003d 에프 n, 여기서 에프 t \u003d mg = ρ hπ 아르 자형 2 지, 에프 n \u003d σ2π 아르 자형 cos θ.

이것은 다음을 의미합니다.

완전 비습윤 θ \u003d 180 °, cos θ \u003d –1, 따라서 h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

물은 깨끗한 유리 표면을 거의 완전히 적 십니다. 반대로 수은은 유리 표면을 완전히 적시 지 않습니다. 따라서 유리 모세관의 수은 수준은 용기 수준 아래로 떨어집니다.

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

증발 및 응축. 물질의 분자 구조 개념을 바탕으로 증발 현상을 설명합니다. 기화의 비열. 단위.

액체가 증기로 변하는 현상을 증발.

증발 -개방 된 표면에서 발생하는 기화 과정.

액체 분자는 다른 속도... 어떤 분자가 액체 표면 근처에 있으면 인접한 분자의 인력을 극복하고 액체 밖으로 날아갈 수 있습니다. 탈출 된 분자는 증기를 형성합니다. 나머지 액체 분자는 충돌시 속도를 변경합니다. 이 경우 일부 분자는 액체에서 날아갈 수있는 충분한 속도를 얻습니다. 이 과정이 계속되므로 액체가 천천히 증발합니다.

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

* 증발은 모든 온도에서 발생할 수 있습니다. 하지만 함께 고온 증발이 더 빠릅니다 .

* 증발 속도는 표면적에 따라 다릅니다.

* 바람 (기류)의 경우 증발이 더 빠릅니다.

증발하는 동안 내부 에너지는 감소합니다. 증발하는 동안 빠른 분자는 액체를 떠나므로 나머지 분자의 평균 속도는 감소합니다. 이것은 외부에서 에너지가 유입되지 않으면 액체의 온도가 낮아짐을 의미합니다.

증기가 액체로 변하는 현상을 응축. 그것은 에너지의 방출을 동반합니다.

증기의 응축은 구름 형성의 원인이됩니다. 지상 위로 떠오르는 수증기는 가장 작은 물방울로 구성된 공기의 차가운 상부 층에 구름을 형성합니다.

기화의 비열 - 물리적 인 온도를 변경하지 않고 1kg 무게의 액체를 증기로 바꾸는 데 필요한 열의 양을 나타내는 값입니다.

Ud. 기화열 문자 L로 표시되며 J / kg 단위로 측정됩니다.

Ud. 물의 기화열 : L \u003d 2.3 × 10 6 J / kg, 알코올 L \u003d 0.9 × 10 6

액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량 : Q \u003d Lm

작업을 수행하는 것뿐만 아니라 가스를 가열하여 실린더 내 가스의 내부 에너지를 변경할 수 있습니다 (그림 43). 피스톤이 고정되면 가스의 부피는 변하지 않지만 온도와 내부 에너지는 증가합니다.
일을하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 에너지를 전달하는 과정을 열전달 또는 열전달이라고합니다.

열 교환의 결과로 신체로 전달되는 에너지를 열량이라고합니다. 열의 양은 열 교환 과정에서 신체가 포기하는 에너지라고도합니다.

열전달의 분자 사진. 몸 사이의 경계에서 열교환하는 동안, 천천히 움직이는 차가운 몸의 분자와 더 빠르게 움직이는 뜨거운 몸의 분자의 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 분자의 운동 에너지가 평준화되고 냉체 분자의 속도가 증가하고 뜨거운 물체의 속도가 감소합니다.

열 교환 중에는 한 형태에서 다른 형태로 에너지가 변환되지 않습니다. 뜨거운 몸의 내부 에너지 일부가 차가운 몸으로 전달됩니다.

열량 및 열용량. VII 클래스의 물리학 과정에서 질량 m을 온도 t 1에서 온도 t 2로 가열하려면 열량을 알려야합니다

Q \u003d cm (t 2-t 1) \u003d cmΔt. (4.5)

몸이 식 으면 영원한 온도 t2는 초기 t1보다 낮고 몸에서 발산되는 열의 양은 음수입니다.
공식 (4.5)의 계수 c는 다음과 같습니다. 비열... 비열은 물질 1kg이 온도가 1K 변할 때 받거나 방출하는 열의 양입니다.

비열은 줄로 나눈 킬로그램 x 켈빈으로 표현됩니다. 물체마다 온도를 1K 올리기 위해서는 다른 양의 에너지가 필요합니다. 따라서 물의 비열 용량은 4190J / (kg · K)이고 구리의 비열 용량은 380J / (kg · K)입니다.

비열 용량은 물질의 특성뿐만 아니라 열 전달이 수행되는 과정에 따라 다릅니다. 가스가 일정한 압력으로 가열되면 팽창하여 작동합니다. 일정한 압력에서 1 ° C의 가스를 가열하려면 일정한 부피로 가열하는 것보다 더 많은 열을 전달해야합니다.

액체와 고체는 가열되면 약간 팽창하며 일정한 부피와 일정한 압력에서 비열 용량은 거의 다릅니다.

기화의 비열. 액체를 증기로 변환하려면 일정량의 열이 전달되어야합니다. 이 변형 중에 액체의 온도는 변하지 않습니다. 일정한 온도에서 액체가 증기로 변환되면 분자의 운동 에너지가 증가하지는 않지만 위치 에너지가 증가합니다. 결국 기체 분자 사이의 평균 거리는 액체 분자 사이의 거리보다 몇 배 더 큽니다. 또한 액체에서 기체 상태로 물질이 전환되는 동안 부피가 증가하려면 외부 압력의 힘에 대항하여 작업을 수행해야합니다.

주어진 온도에서 1kg의 액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량을 비 기화열이라고합니다. 이 값은 문자 r로 표시되며 킬로그램 당 줄로 표시됩니다.

물 기화의 비열은 100 ° C의 온도에서 2.256 · 10 6 J / kg으로 매우 높습니다. 다른 액체 (알코올, 에테르, 수은, 등유 등)는 기화열이 3 ~ 10 배 적습니다.

질량 m의 액체를 증기로 변환하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

증기가 응축되면 같은 양의 열이 방출됩니다.

Q k \u003d –rm. (4.7)

융합의 비열. 결정체가 녹 으면 여기에 공급되는 모든 열이 분자의 위치 에너지를 증가시킵니다. 용융은 일정한 온도에서 발생하기 때문에 분자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.

융점에서 1kg의 결정질 물질을 같은 온도의 액체로 변환하는 데 필요한 열량 λ (람다)를 비 융해열이라고합니다.

1kg의 물질을 결정화하는 동안 정확히 동일한 양의 열이 방출됩니다. 얼음이 녹는 비열은 3.4 · 10 5 J / kg입니다.

질량 m의 결정체를 녹이려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.

Q pl \u003d λm. (4.8)

몸의 결정화 중에 방출되는 열의 양은 다음과 같습니다.

Q cr \u003d-λm. (4.9)

1. 열량이란 무엇입니까? 2. 물질의 비열 용량은 무엇에 의존합니까? 3. 비 기화열이란 무엇입니까? 4. 비 융합 열이란 무엇입니까? 5. 어떤 경우에 전달 된 열량이 음수입니까?