Бүгүн биз «Жылуулук берүүбү?..» деген суроого жооп табууга аракет кылабыз. Макалада биз процесс деген эмне экенин, табиятта анын кандай түрлөрү бар экенин карап чыгабыз, ошондой эле жылуулук өткөрүмдүүлүк менен термодинамика ортосунда кандай байланыш бар экенин билебиз.
Аныктама
Жылуулук берүү – бул физикалык процесс, анын маңызы жылуулук энергиясын берүү. Алмашуу эки дененин же алардын системасынын ортосунда ишке ашат. Бул учурда жылуулукту көбүрөөк ысытылган денелерден азыраак ысытылгандарга өткөрүү милдеттүү шарт болот.
Процесстин өзгөчөлүктөрү
Жылуулук берүү түз тийгенде да, бөлүүчү бөлүктөрдө да болушу мүмкүн болгон кубулуштун бир түрү. Биринчи учурда, баары түшүнүктүү, экинчисинде, органдар, материалдар жана маалымат каражаттары тоскоолдук катары колдонулушу мүмкүн. Жылуулук берүү эки же андан көп денелерден турган система жылуулук тең салмактуулук абалында болбогон учурларда болот. Башкача айтканда, объекттердин биринин температурасы башкасына салыштырмалуу жогору же төмөн. Бул жерде жылуулук энергиясын берүү ишке ашат. Качан бүтөт деген логикалуусистема термодинамикалык же жылуулук тең салмактуулук абалына келгенде. Бул процесс өзүнөн-өзү пайда болот, анткени термодинамиканын экинчи мыйзамы бизге айта алат.
Көрүүлөр
Жылуулук берүү үч жолго бөлүнүүчү процесс. Алар негизги мүнөзгө ээ болот, анткени алардын ичинде чыныгы субкатегорияларды бөлүп көрсөтүүгө болот, алар жалпы үлгүлөр менен бирге өзүнүн мүнөздүү белгилерине ээ. Бүгүнкү күнгө чейин, ал жылуулук берүү үч түрүн айырмалоо үчүн салт болуп саналат. Бул өткөргүч, конвекция жана нурлануу. Биринчиден баштайлы, балким.
Жылуулук берүү ыкмалары. Жылуулук өткөрүмдүүлүк
Бул заттык дененин энергияны өткөрүү касиетинин аталышы. Ошол эле учурда ысык бөлүктөн муздак жерге которулат. Бул кубулуш молекулалардын баш аламан кыймылынын принцибине негизделген. Бул Броун кыймылы деп аталат. Дененин температурасы канчалык жогору болсо, анда молекулалар ошончолук активдүү кыймылдашат, анткени алардын кинетикалык энергиясы көбүрөөк. Жылуулук өткөрүү процессине электрондор, молекулалар, атомдор катышат. Ал ар кандай бөлүктөрү ар кандай температурага ээ болгон денелерде жүргүзүлөт.
Эгер зат жылуулук өткөрө алса, анда сандык мүнөздөмөнүн болушу жөнүндө сөз кылууга болот. Бул учурда анын ролун жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти ойнойт. Бул мүнөздөмө убакыт бирдигине узундуктун жана аянттын бирдик көрсөткүчтөрү аркылуу канча жылуулук өтөөрүн көрсөтөт. Бул учурда, дене температурасы так 1 Кга өзгөрөт.
Мурда жылуулук алмашуу деп эсептелгенар кандай денелер (анын ичинде курчап турган конструкциялардын жылуулук өткөрүлүшү) дененин бир бөлүгүнөн экинчи бөлүгүнө деп аталган калория агымы менен шартталган. Бирок анын чыныгы бар экендигинин белгилерин эч ким тапкан эмес жана молекулярдык-кинетикалык теория белгилүү бир деңгээлге жеткенде, гипотеза негизсиз болуп чыккандыктан, бардыгы калория жөнүндө ойлонууну унутуп коюшкан.
Конвекция. Суу жылуулук өткөргүч
Жылуулук энергиясын алмашуунун бул ыкмасы ички агымдардын жардамы менен берүү деп түшүнүлөт. Келгиле, чайнек сууну элестетип көрөлү. Белгилүү болгондой, ысык аба агымдары жогору көтөрүлөт. Ал эми муздак, оорураактары чөгүп кетет. Анда эмне үчүн суу башкача болушу керек? Аны менен дал ушундай. Жана мындай цикл процессинде суунун бардык катмарлары, канчалык көп болсо да, жылуулук тең салмактуулук абалы пайда болгонго чейин ысыйт. Албетте, белгилүү бир шарттарда.
Радиация
Бул ыкма электромагниттик нурлануу принцибине негизделген. Бул ички энергиядан келип чыгат. Жылуулук нурлануу теориясына көп кирбейбиз, мунун себеби заряддуу бөлүкчөлөрдүн, атомдордун жана молекулалардын тизилишинде экенин белгилей кетели.
Жөнөкөй жылуулук өткөрүү көйгөйлөрү
Эми жылуулук өткөрүүнү эсептөө иш жүзүндө кандай көрүнөрү жөнүндө сүйлөшөлү. Жылуулуктун көлөмүнө байланыштуу жөнөкөй маселени чечели. Бизде жарым килограммга барабар суунун массасы бар дейли. Суунун баштапкы температурасы - 0 градусЦельсий, акыркы - 100. Келгиле, бул массаны ысытууга жумшаган жылуулуктун көлөмүн табалы.
Бул үчүн Q=cm(t2-t1) формуласы керек, мында Q - жылуулуктун көлөмү, c – суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу, m – заттын массасы, t1 – баштапкы температура, t2 – акыркы температура. Суу үчүн сдын мааниси таблица түрүндө болот. Салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу 4200 Дж / кгСге барабар болот. Эми биз бул маанилерди формулага алмаштырабыз. Жылуулуктун көлөмү 210000 Дж же 210 кДжга барабар болорун алдык.
Термодинамиканын биринчи мыйзамы
Термодинамика жана жылуулук өткөрүмдүүлүк кээ бир мыйзамдар менен байланышкан. Алар системанын ичиндеги ички энергиянын өзгөрүшү эки жол менен жетиши мүмкүн деген билимге негизделген. Биринчиси - механикалык иш. Экинчиси - белгилүү бир жылуулуктун байланышы. Айтмакчы, термодинамиканын биринчи мыйзамы ушул принципке негизделген. Анын формулировкасы мына ушундай: эгерде системага белгилүү өлчөмдө жылуулук берилген болсо, анда ал тышкы денелер менен иштөөгө же анын ички энергиясын көбөйтүүгө жумшалат. Математикалык белгилер: dQ=dU + dA.
Плюс же минус?
Термодинамиканын биринчи мыйзамынын математикалык белгилерине кирген бардык чоңдуктарды «плюс» белгиси менен да, «минус» белгиси менен да жазууга болот. Анын үстүнө, алардын тандоосу процесстин шарттарына жараша болот. Система кандайдыр бир жылуулукту алат деп ойлойлу. Бул учурда андагы денелер ысыйт. Демек, газдын кеңейиши бар, бул дегеништер аткарылып жатат. Натыйжада, баалуулуктар оң болот. Эгерде жылуулуктун көлөмү алынып салынса, газ муздайт жана анын үстүндө иш жүргүзүлөт. Маанилер артка кайтарылат.
Термодинамиканын биринчи мыйзамынын альтернативалуу формулировкасы
Бизде үзгүлтүктүү кыймылдаткыч бар дейли. Анда жумушчу орган (же система) тегерек процессти аткарат. Ал көбүнчө цикл деп аталат. Натыйжада, система баштапкы абалына кайтып келет. Бул учурда ички энергиянын өзгөрүшү нөлгө барабар болот деп болжолдоо логикалык болмок. Көрсө, жылуулуктун көлөмү аткарылган ишке барабар болот экен. Бул жоболор термодинамиканын биринчи мыйзамын башкача формада түзүүгө мүмкүндүк берет.
Мындан биз биринчи түрдөгү түбөлүк кыймылдаткычтын жаратылышта болушу мүмкүн эмес экенин түшүнүүгө болот. Башкача айтканда, сырттан алынган энергияга салыштырмалуу көбүрөөк көлөмдө иштеген аппарат. Бул учурда, аракеттер мезгил-мезгили менен аткарылышы керек.
Изопроцесстер үчүн термодинамиканын биринчи мыйзамы
Изохоралык процесстен баштайлы. Ал үндү туруктуу кармап турат. Бул көлөмүнүн өзгөрүшү нөл болот дегенди билдирет. Демек, иш да нөлгө барабар болот. Термодинамиканын биринчи мыйзамынан бул терминди жокко чыгаралы, андан кийин dQ=dU формуласын алабыз. Бул изохоралык процессте системага берилген бардык жылуулук газдын же аралашманын ички энергиясын көбөйтүүгө кетет дегенди билдирет.
Эми изобардык процесс жөнүндө сүйлөшөлү. басым туруктуу бойдон калууда. Бул учурда, ички энергия ишке параллелдүү өзгөрөт. Бул жерде баштапкы формула: dQ=dU + pdV. Аткарылган ишти оңой эле эсептей алабыз. Бул uR(T2-T1) туюнтмасына барабар болот. Айтмакчы, бул универсалдуу газ константасынын физикалык мааниси. Бир моль газ жана бир Кельвин температура айырмасы болгондо универсалдуу газ константасы изобардык процессте аткарылган ишке барабар болот.
