Физикада «жылуулук» түшүнүгү жылуулук энергиясынын ар түрдүү денелердин ортосунда өткөрүлүшү менен байланышкан. Бул процесстердин аркасында денелердин ысышы жана муздашы, ошондой эле алардын агрегаттык абалынын өзгөрүшү пайда болот. Келгиле, жылуулук деген эмне деген суроону кененирээк карап чыгалы.
Түшүнүк
Жылуулук деген эмне? Бул суроого ар бир адам күнүмдүк көз караштан жооп бере алат, башкача айтканда, каралып жаткан түшүнүк боюнча айлана-чөйрөнүн температурасы көтөрүлгөндө анын сезимдери. Физикада бул кубулуш денени түзүүчү молекулалардын жана атомдордун баш аламан кыймылынын интенсивдүүлүгүнүн өзгөрүшү менен байланышкан энергиянын берилүү процесси катары түшүнүлөт.
Жалпысынан алганда, дененин температурасы канчалык жогору болсо, анда ички энергия ошончолук көп сакталат жана башка нерселерге ошончолук көп жылуулук бере алат деп айта алабыз.
Жылуулук жана температура
Жылуулук деген эмне деген суроонун жообун билип, көптөр бул түшүнүк «температура» түшүнүгүнө окшош деп ойлошу мүмкүн, бирок андай эмес. Жылуулук - кинетикалык энергия, температура мунун өлчөмүэнергия. Демек, жылуулук берүү процесси заттын массасына, аны түзгөн бөлүкчөлөрдүн санына, ошондой эле бул бөлүкчөлөрдүн түрүнө жана алардын кыймылынын орточо ылдамдыгына жараша болот. Өз кезегинде, температура тизмеленген параметрлердин акыркысынан гана көз каранды.
Жөнөкөй эксперимент жүргүзсөңүз, жылуулук менен температуранын айырмасын түшүнүү оңой: бир идиш толуп, экинчиси жарымына гана толушу үчүн эки идишке суу куюшуңуз керек. Эки идишти тең отко коюп, суусу аз болгон идиш биринчи кайнай баштаганын көрүүгө болот. Экинчи идишти кайнатуу үчүн, ал оттон дагы бир аз жылуулук керек. Эки идиш кайнап жатканда, алардын температурасын өлчөсөңүз болот, ал бирдей болот (100 oC), бирок ичиндеги сууну кайнатуу үчүн көбүрөөк жылуулук талап кылынат.
Жылуулук бирдиктери
Физикадагы жылуулуктун аныктамасына ылайык, ал энергия же жумуш сыяктуу бирдикте, башкача айтканда, джоуль (Дж) менен ченелет деп болжолдоого болот. Жылуулуктун негизги бирдигинен тышкары, күнүмдүк жашоодо сиз калориялар (ккал) жөнүндө көп угууга болот. Бул түшүнүк бир грамм суунун температурасы 1 келвинге (К) көтөрүлүшү үчүн берилиши керек болгон жылуулуктун көлөмү катары түшүнүлөт. Бир калория 4,184 Джга барабар. Ошондой эле чоң жана кичине калориялар жөнүндө уга аласыз, алар тиешелүүлүгүнө жараша 1 ккал жана 1 калорий.
Жылуулук сыйымдуулугу түшүнүгү
Жылуулук эмне экенин билип, аны түздөн-түз мүнөздөгөн физикалык чоңдукту - жылуулук сыйымдуулугун карап көрөлү. Бул концепциянын алкагында,физика дененин температурасы 1 келвинге (К) өзгөрүшү үчүн денеге берилиши же алынышы керек болгон жылуулуктун көлөмүн билдирет.
Кайсы бир дененин жылуулук сыйымдуулугу эки негизги фактордон көз каранды:
- организмдин химиялык курамы жана агрегациясынын абалы жөнүндө;
- анын массасы.
Бул мүнөздөмөнү нерсенин массасына көзкарандысыз кылуу үчүн жылуулук физикасына дагы бир чоңдук киргизилген - 1 кг дене тарабынан берилген же кабыл алынган жылуулуктун көлөмүн аныктоочу салыштырма жылуулук сыйымдуулугу. температура 1 Кга өзгөргөндө анын массасы.
Ар кандай заттардын салыштырма жылуулук сыйымдуулугунун айырмасын ачык көрсөтүү үчүн, мисалы, 1 г суу, 1 г темир жана 1 г күн карама майын алып, аларды ысытыңыз. Температура эң ылдам темир үлгүсү үчүн өзгөрөт, андан кийин май тамчысына жана сууга созулат.
Салыштырма жылуулук сыйымдуулугу заттын химиялык курамына гана эмес, анын агрегация абалына, ошондой эле ал каралып жаткан тышкы физикалык шарттарга (туруктуу басым же туруктуу көлөм) көз каранды экенин эске алыңыз..
Жылуулук берүү процессинин негизги теңдемеси
Жылуулук деген эмне деген суроону чечип жатып, ар кандай агрегация абалындагы абсолюттук кандайдыр бир денелер үчүн анын өтүү процессин мүнөздөгөн негизги математикалык туюнтманы берүү керек. Бул туюнтма төмөнкүдөй формага ээ: Q=cmΔT, мында Q - берилген (кабыл алынган) жылуулуктун көлөмү, c - каралып жаткан нерсенин салыштырма жылуулугу, m -анын массасы, ΔT - абсолюттук температуранын өзгөрүшү, ал жылуулук берүү процессинин аягында жана башталышында дене температурасынын айырмасы катары аныкталат.
Каралып жаткан процесстин жүрүшүндө объект өзүнүн агрегаттык абалын, башкача айтканда, суюк, катуу же газ бойдон калганда жогорудагы формула дайыма жарактуу болоорун түшүнүү маанилүү. Болбосо, теңдемени колдонуу мүмкүн эмес.
Материянын топтолуу абалынын өзгөрүшү
Белгилүү болгондой, материя боло турган 3 негизги агрегаттык абал бар:
- газ;
- суюк;
- катуу дене.
Бир абалдан экинчи абалга өтүү үчүн организм аны билдирүүсү же жылуулукту алып салуусу керек. Физикадагы мындай процесстер үчүн эрүүнүн (кристаллдашуу) жана кайноонун (конденсациянын) салыштырма жылуулуктары жөнүндөгү түшүнүктөр киргизилген. Бул чоңдуктардын баары агрегация абалын өзгөртүү үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмүн аныктайт, ал 1 кг дене салмагын бөлүп чыгарат же сиңирип алат. Бул процесстер үчүн теңдеме жарактуу: Q=Lm, мында L – заттын абалынын ортосундагы тиешелүү өтүүнүн салыштырма жылуулугу.
Төмөндө агрегаттык абалды өзгөртүү процесстеринин негизги өзгөчөлүктөрү:
- Бул процесстер кайноо же эрүү сыяктуу туруктуу температурада ишке ашат.
- Алар кайра кайтарылат. Мисалы, берилген дененин эрүү үчүн сиңирген жылуулуктун көлөмү, бул дене кайра өтсө, айлана-чөйрөгө бөлүнүп чыга турган жылуулуктун көлөмүнө дал келет.катуу абалга.
Жылуулук тең салмактуулук
Бул дагы каралышы керек болгон "жылуулук" түшүнүгүнө байланыштуу дагы бир маанилүү маселе. Температуралары ар башка болгон эки денени байланыштырса, анда бир аз убакыт өткөндөн кийин бүт системадагы температура тегиз болуп, бирдей болуп калат. Жылуулук тең салмактуулугуна жетүү үчүн температурасы жогору болгон дене системага жылуулук бериши керек, ал эми температурасы төмөн дене бул жылуулукту кабыл алышы керек. Бул процессти сүрөттөгөн жылуулук физикасынын мыйзамдарын негизги жылуулук өткөрүмдүүлүк теңдемеси менен заттын агрегаттык абалынын өзгөрүшүн (эгерде бар болсо) аныктоочу теңдеменин жыйындысы катары туюнтса болот.
Жылуулук тең салмактуулуктун өзүнөн-өзү түзүлүү процессинин эң сонун мисалы сууга ыргытылган кызарган темирди айтса болот. Бул учурда ысык үтүктүн температурасы суюктуктун температурасына барабар болмоюнча сууга жылуулук берет.
Жылуулук берүүнүн негизги ыкмалары
Адамга белгилүү болгон жылуулук энергиясынын алмашуусу менен жүргөн бардык процесстер үч түрдүү жол менен ишке ашат:
- Жылуулук өткөргүчтүк. Жылуулук алмашуу ушундай болушу үчүн температуралары ар башка болгон эки дененин ортосундагы байланыш керек. Жергиликтүү молекулярдык деңгээлдеги контакт зонасында кинетикалык энергия ысык денеден муздак денеге өтөт. Бул жылуулук өткөрүүнүн ылдамдыгы тартылган денелердин жылуулук өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жараша болот. Жылуулук өткөрүмдүүлүктүн жаркыраган мисалы болуп саналатадам металл таякчага тийип жатат.
- Конвекция. Бул процесс заттын кыймылын талап кылат, ошондуктан ал суюктуктарда жана газдарда гана байкалат. Конвекциянын маңызы төмөнкүдөй: газ же суюк катмарлар ысытылганда алардын тыгыздыгы азаят, ошондуктан алар көтөрүлүүгө ыктайт. Суюктуктун же газдын көлөмү көбөйгөндө алар жылуулукту өткөрүп беришет. Чайнектеги сууну кайнатуу процесси конвекцияга мисал боло алат.
- Радиация. Бул жылуулук берүү процесси ысытылган дененин ар кандай жыштыктагы электромагниттик нурланышынын натыйжасында пайда болот. Күн нуру радиациянын эң сонун мисалы.
