721. Miks kasutatakse vett mõne mehhanismi jahutamiseks?
Vesi on suure erisoojusmahuga, mis aitab kaasa hea soojuse eemaldamisele mehhanismist.

722. Millisel juhul tuleks kulutada rohkem energiat: ühe liitri vee soojendamiseks 1 °C või saja grammi vee soojendamiseks 1 °C võrra?
Liiter vee soojendamiseks, kuna mida suurem on mass, seda rohkem on vaja energiat kulutada.

723. Kuuma vette kasteti sama massiga kuproniklit ja hõbedast kahvlit. Kas nad saavad veest sama palju soojust?
Kupronikli kahvel saab rohkem soojust, kuna kupronikli erisoojus on suurem kui hõbeda oma.

724. Sama massiga pliitükki ja malmitükki löödi kolm korda haamriga. Kumb osa kuumemaks läks?
Plii kuumeneb rohkem, kuna selle erisoojusmaht on malmi omast väiksem ja plii soojendamiseks kulub vähem energiat.

725. Ühes kolvis on vesi, teises sama massi ja temperatuuriga petrooleum. Igasse kolbi visati võrdselt kuumutatud rauakuubik. Mis kuumeneb kõrgema temperatuurini – vesi või petrooleum?
Petrooleum.

726. Miks on mereäärsetes linnades temperatuurikõikumised talvel ja suvel vähem teravad kui sisemaal asuvates linnades?
Vesi soojeneb ja jahtub aeglasemalt kui õhk. Talvel see jahtub ja liigutab sooja õhumassi maismaal, muutes kliima rannikul soojemaks.

727. Alumiiniumi erisoojusmahtuvus on 920 J/kg °C. Mida see tähendab?
See tähendab, et 1 kg alumiiniumi kuumutamiseks 1 °C võrra kulub 920 J.

728. Sama massiga 1 kg alumiinium- ja vaskvardaid jahutatakse 1 °C võrra. Kui palju muutub iga ploki siseenergia? Milline riba muutub rohkem ja kui palju?

729. Kui palju soojust on vaja kilogrammi raudtooriku soojendamiseks 45 °C võrra?

730. Kui palju soojust on vaja 0,25 kg vee soojendamiseks 30°C kuni 50°C?

731. Kuidas muutub kahe liitri vee siseenergia kuumutamisel 5 °C võrra?

732. Kui palju soojust on vaja 5 g vee soojendamiseks 20°C kuni 30°C?

733. Kui palju soojust on vaja 0,03 kg kaaluva alumiiniumkuuli kuumutamiseks 72 °C võrra?

734. Arvutage soojushulk, mis kulub 15 kg vase kuumutamiseks 80 °C võrra.

735. Arvutage soojushulk, mis kulub 5 kg vase kuumutamiseks 10 °C kuni 200 °C.

736. Kui palju soojust on vaja 0,2 kg vee soojendamiseks 15 °C-lt 20 °C-ni?

737. 0,3 kg kaaluv vesi on jahtunud 20 °C võrra. Kui palju väheneb vee siseenergia?

738. Kui palju soojust on vaja 0,4 kg vee soojendamiseks temperatuuril 20 °C temperatuurini 30 °C?

739. Kui palju soojust kulub 2,5 kg vee soojendamiseks 20 °C võrra?

740. Kui palju soojust eraldus 250 g vee jahutamisel 90 °C-lt 40 °C-ni?

741. Kui palju soojust on vaja 0,015 liitri vee soojendamiseks 1 °C võrra?

742. Arvutage soojushulk, mis kulub 300 m3 tiigi soojendamiseks 10 °C võrra?

743. Kui palju soojust tuleb anda 1 kg veele, et selle temperatuur tõuseks 30°C-lt 40°C-ni?

744. Vesi mahuga 10 liitrit on jahtunud temperatuurilt 100 °C temperatuurini 40 °C. Kui palju soojust sel juhul eraldub?

745. Arvutage soojushulk, mis kulub 1 m3 liiva kuumutamiseks 60 °C võrra.

746. Õhumaht 60 m3, erisoojusvõimsus 1000 J/kg °C, õhutihedus 1,29 kg/m3. Kui palju soojust on vaja, et tõsta see 22°C-ni?

747. Vesi soojendati 10 °C, kulutades 4,20 103 J soojust. Määrake vee kogus.

748. 0,5 kg kaaluv vesi teatas 20,95 kJ soojusest. Mis oli vee temperatuur, kui vee algtemperatuur oli 20°C?

749. 2,5 kg kaaluvasse vaskpotti valatakse 8 kg 10 °C vett. Kui palju soojust on vaja, et vesi kastrulis keema tõuseks?

750. 300 g kaaluvasse vaskkulpi valatakse liiter vett, mille temperatuur on 15 ° C. Kui palju soojust kulub vahukulbis oleva vee soojendamiseks 85 ° C võrra?

751. 3 kg kaaluv kuumutatud graniiditükk pannakse vette. Graniit kannab vette 12,6 kJ soojust, jahutades 10 °C võrra. Mis on kivi erisoojusmahtuvus?

752. 5 kg 12 °C veele lisati 50 °C kuum vesi, saades 30 °C temperatuuriga segu. Kui palju vett lisati?

753. Vesi 20 °C juures lisati 3 liitrile 60 °C veele, et saada 40 °C vesi. Kui palju vett lisati?

754. Mis on segu temperatuur, kui 600 g 80 °C vett segada 200 g 20 °C veega?

755. Liiter 90°C vett valati 10°C vette ja vee temperatuur muutus 60°C. Kui palju oli külm vesi?

756. Määrake, kui palju anumasse valada kuum vesi, kuumutatakse temperatuurini 60 ° C, kui anumas on juba 20 liitrit külma vett, mille temperatuur on 15 ° C; segu temperatuur peaks olema 40 °C.

757. Määrake, kui palju soojust on vaja 425 g vee soojendamiseks 20 °C võrra.

758. Mitu kraadi soojeneb 5 kg vett, kui vett saab 167,2 kJ?

759. Kui palju soojust on vaja m grammi vee soojendamiseks temperatuuril t1 kuni temperatuurini t2?

760. Kalorimeetrisse valatakse 2 kg vett temperatuuril 15 °C. Millise temperatuurini soojeneb kalorimeetri vesi, kui sellesse lastakse 100 °C-ni kuumutatud messingraskus 500 g? Messingi erisoojusmaht on 0,37 kJ/(kg °C).

761. Seal on sama mahuga vase-, tina- ja alumiiniumitükke. Millisel neist tükkidest on suurim ja milline väikseim soojusmahtuvus?

762. Kalorimeetrisse valati 450 g vett, mille temperatuur on 20 °C. Kui sellesse vette kasteti 200 g 100°C-ni kuumutatud rauaviile, tõusis vee temperatuur 24°C. Määrake saepuru erisoojusmahtuvus.

763. 100 g kaaluv vaskkalorimeeter mahutab 738 g vett, mille temperatuur on 15 °C. Sellesse kalorimeetrisse lasti temperatuuril 100 °C 200 g vaske, mille järel kalorimeetri temperatuur tõusis 17 °C-ni. Mis on vase erisoojusmahtuvus?

764. 10 g kaaluv teraskuul võetakse ahjust välja ja lastakse 10 °C vette. Vee temperatuur tõusis 25°C-ni. Milline oli palli temperatuur ahjus, kui vee mass on 50 g? Terase erisoojusmaht on 0,5 kJ/(kg °C).

770. Terasest peitel kaaluga 2 kg kuumutati temperatuurini 800 °C ja lasti seejärel 15 liitrit vett sisaldavasse anumasse temperatuuril 10 °C. Millise temperatuurini soojendatakse anumas olev vesi?

(Märgistus. Selle probleemi lahendamiseks on vaja luua võrrand, kus anumas vee soovitud temperatuur pärast lõikuri langetamist võetakse tundmatuks.)

771. Millise temperatuuri saab vesi, kui segate 0,02 kg 15 °C, 0,03 kg 25 °C ja 0,01 kg 60 °C vett?

772. Hea ventilatsiooniga klassi kütmiseks kulub soojushulk 4,19 MJ tunnis. Vesi siseneb kütteradiaatoritesse 80°C juures ja väljub 72°C juures. Kui palju vett tuleks igas tunnis radiaatoritesse anda?

773. Plii massiga 0,1 kg temperatuuril 100 °C kasteti 0,04 kg kaaluvasse alumiiniumkalorimeetrisse, mis sisaldas 0,24 kg vett temperatuuril 15 °C. Pärast seda määrati kalorimeetris temperatuur 16 °C. Mis on plii erisoojusmaht?

Et õppida arvutama keha soojendamiseks vajalikku soojushulka, teeme kõigepealt kindlaks, millistest kogustest see sõltub.

Eelmisest lõigust teame juba, et see soojushulk sõltub ainest, millest keha koosneb (st selle erisoojusmahutavusest):

Q sõltub c-st.

Kuid see pole veel kõik.

Kui tahame veekeetjas vett soojendada nii, et see muutuks ainult soojaks, siis me ei soojenda seda kaua. Ja selleks, et vesi kuumaks läheks, soojendame seda kauem. Kuid mida kauem on veekeetja küttekehaga kontaktis, seda rohkem soojust see sealt saab. Seega, mida rohkem keha temperatuur kuumutamisel muutub, seda rohkem tuleb sellele soojust üle kanda.

Olgu keha algtemperatuur t algtemperatuur ja lõpptemperatuur t lõplik. Seejärel väljendatakse kehatemperatuuri muutust erinevusena

Δt = t lõpp - t algus,

ja soojushulk sõltub sellest väärtusest:

Q sõltub Δt-st.

Lõpuks teavad kõik, et näiteks 2 kg vee soojendamine võtab rohkem aega (ja seega ka rohkem soojust) kui 1 kg vee soojendamine. See tähendab, et keha soojendamiseks vajalik soojushulk sõltub selle keha massist:

Q sõltub m-st.

Seega on soojushulga arvutamiseks vaja teada selle aine erisoojusmahtuvust, millest keha on valmistatud, selle keha massi ning selle lõpp- ja algtemperatuuride erinevust.

Olgu näiteks vaja määrata, kui palju soojust on vaja 5 kg massiga rauddetaili soojendamiseks eeldusel, et selle algtemperatuur on 20 °C ja lõpptemperatuur on 620 °C.

Tabelist 8 leiame, et raua erisoojusmahtuvus on c = 460 J/(kg*°C). See tähendab, et 1 kg raua kuumutamiseks 1 °C võrra kulub 460 J.

5 kg raua soojendamiseks 1 ° C võrra kulub 5 korda rohkem soojust, st 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Raua soojendamiseks mitte 1 °C, vaid Δt = 600 °C võrra kulub veel 600 korda rohkem soojust, st 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Täpselt sama (mooduli) soojushulk eraldub ja millal see raud jahutatakse 620-20 °C.

Niisiis, keha soojendamiseks vajaliku või jahutamisel vabaneva soojushulga leidmiseks tuleb keha erisoojus korrutada selle massiga ning lõpp- ja algtemperatuuri vahega.:

Kui keha kuumutatakse, tcon > tini ja seega ka Q > 0. Kui keha jahutatakse, siis tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Too näiteid, mis näitavad, et keha kuumutamisel saadav soojushulk sõltub selle massist ja temperatuurimuutusest. 2. Millise valemiga arvutatakse välja soojushulk, mis on vajalik keha soojendamiseks või sellest vabaneb jahutamisel?

Soojusmahtuvus on soojushulk, mille keha neelab kuumutamisel 1 kraadi võrra.

Keha soojusmahtuvust tähistatakse suurte tähtedega Ladina täht Koos.

Mis määrab keha soojusmahtuvuse? Esiteks selle massist. On selge, et näiteks 1 kilogrammi vee soojendamiseks kulub rohkem soojust kui 200 grammi soojendamiseks.

Aga aine tüüp? Teeme katse. Võtame kaks identset anumat ja valades ühte neist 400 g vett ja teise - taimeõli kaaludes 400 g, hakkame neid soojendama identsete põletite abil. Termomeetrite näitu jälgides näeme, et õli kuumeneb kiiresti. Vee ja õli samale temperatuurile soojendamiseks tuleb vett soojendada kauem. Kuid mida kauem me vett soojendame, seda rohkem soojust see põletilt saab.

Seega on erinevate ainete sama massi kuumutamiseks samale temperatuurile vaja erinevat soojushulka. Keha soojendamiseks vajalik soojushulk ja sellest tulenevalt selle soojusmahtuvus sõltuvad ainest, millest see keha koosneb.

Näiteks 1 kg massiga vee temperatuuri tõstmiseks 1 ° C võrra on vaja soojust, mis on võrdne 4200 J, ja sama massi päevalilleõli soojendamiseks 1 ° C võrra vaja soojust 1700 J.

Nimetatakse füüsikalist suurust, mis näitab, kui palju soojust on vaja 1 kg aine kuumutamiseks 1 ºС võrra erisoojus seda ainet.

Igal ainel on oma erisoojusmaht, mida tähistatakse ladina tähega c ja mida mõõdetakse džaulides kilogramm-kraadi kohta (J / (kg ° C)).

Sama aine erisoojusmaht erinevates agregaatides (tahkes, vedelas ja gaasilises) on erinev. Näiteks vee erisoojusmaht on 4200 J/(kg ºС), jää erisoojusmahtuvus on 2100 J/(kg ºС); tahkes olekus alumiiniumi erisoojusvõimsus on 920 J / (kg - ° C) ja vedelas olekus - 1080 J / (kg - ° C).

Pange tähele, et vee erisoojusmaht on väga kõrge. Seetõttu imendub suvel soojenev vesi meredes ja ookeanides õhust suur hulk soojust. Seetõttu pole suurte veekogude läheduses asuvates kohtades suvi nii kuum kui veest kaugemal.

Keha soojendamiseks vajaliku või sellest jahutamisel vabaneva soojushulga arvutamine.

Eelnevast on selge, et keha soojendamiseks vajalik soojushulk sõltub aine tüübist, millest keha koosneb (st selle erisoojusmahutavusest) ja keha massist. Selge on ka see, et soojushulk sõltub sellest, mitu kraadi me kehatemperatuuri tõstame.

Nii et keha soojendamiseks vajaliku või jahutamisel vabaneva soojushulga määramiseks peate korrutama keha erisoojuse selle massiga ning selle lõpp- ja algtemperatuuride vahega:

K= cm (t 2 - t 1),

kus K- soojuse hulk, c- erisoojusvõimsus, m- kehamass, t1- algtemperatuur, t2- lõpptemperatuur.

Kui keha on kuumutatud t2> t1 ja seega K >0 . Kui keha on jahtunud t 2ja< t1 ja seega K< 0 .

Kui on teada kogu keha soojusmahtuvus Koos, K määratakse järgmise valemiga: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) sulatamine: sulamis- või tahkumissoojuse määramine, arvutamine; erisoojus sulamine, graafik t 0 (Q).

Termodünaamika

Molekulaarfüüsika haru, mis uurib energia ülekannet, teatud tüüpi energiate teisenemise mustreid teisteks. Erinevalt molekulaarkineetilisest teooriast ei võta termodünaamika arvesse sisemine struktuur ained ja mikroparameetrid.

Termodünaamiline süsteem

See on kehade kogum, mis vahetavad energiat (töö või soojuse kujul) omavahel või omavahel keskkond. Näiteks teekannu vesi jahtub, toimub vee soojusvahetus teekannuga ja teekannu soojusvahetus keskkonnaga. Kolvi all oleva gaasiga silinder: kolb teeb tööd, mille tulemusena saab gaas energiat ja selle makroparameetrid muutuvad.

Soojuse kogus

See on energiat, mille süsteem võtab vastu või annab soojusvahetuse käigus. Tähistatakse sümboliga Q, mõõdetuna, nagu iga energia, džaulides.

Erinevate soojusülekande protsesside tulemusena määratakse ülekantav energia omal moel.

Küte ja jahutamine

Seda protsessi iseloomustab süsteemi temperatuuri muutus. Soojuse hulk määratakse valemiga

Aine erisoojusmahtuvus koos mõõdetakse soojendamiseks vajaliku soojushulgaga massiühikud sellest ainest 1K. 1 kg klaasi või 1 kg vee soojendamine nõuab erinevat energiahulka. Erisoojusmahtuvus on teadaolev väärtus, mis on juba arvutatud kõikidele ainetele, vaata väärtust füüsikalistes tabelites.

Aine C soojusmahtuvus- see on soojushulk, mis on vajalik keha soojendamiseks, arvestamata selle massi 1K võrra.

Sulamine ja kristalliseerumine

Sulamine on aine üleminek tahkest olekust vedelasse. Vastupidist üleminekut nimetatakse kristalliseerumiseks.

Hävitamisele kulutatud energia kristallvõre ained, määratakse valemiga

Erisoojus on iga aine jaoks teadaolev väärtus, vt väärtust füüsikalistes tabelites.

Aurustumine (aurustamine või keetmine) ja kondenseerumine

Aurustumine on aine üleminek vedelast (tahkest) olekust gaasilisse olekusse. Pöördprotsessi nimetatakse kondenseerumiseks.

Aurustumise erisoojus on iga aine jaoks teadaolev väärtus, vt väärtust füüsikalistes tabelites.

Põlemine

Aine põlemisel eralduv soojushulk

Eripõlemissoojus on iga aine jaoks teadaolev väärtus, vt väärtust füüsikalistes tabelites.

Suletud ja adiabaatiliselt isoleeritud kehade süsteemi jaoks võrrand soojusbilanss. Kõigi soojusvahetuses osalevate kehade poolt antud ja vastuvõetud soojushulkade algebraline summa on võrdne nulliga:

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

23) Vedelike struktuur. pinnakiht. Pindpinevusjõud: avaldumisnäited, arvutamine, pindpinevustegur.

Aeg-ajalt võib mis tahes molekul liikuda kõrvalasuvasse vabasse kohta. Selliseid hüppeid vedelikes esineb üsna sageli; seetõttu ei ole molekulid seotud teatud keskustega, nagu kristallides, ja võivad liikuda kogu vedeliku mahu ulatuses. See seletab vedelike voolavust. Tihedalt paiknevate molekulide vahelise tugeva interaktsiooni tõttu võivad nad moodustada lokaalseid (ebastabiilseid) järjestatud rühmi, mis sisaldavad mitut molekuli. Seda nähtust nimetatakse lühiajaline tellimus(joonis 3.5.1).

Koefitsienti β nimetatakse ruumala laienemise temperatuuritegur . See vedelike koefitsient on kümme korda suurem kui tahkete ainete puhul. Näiteks vee puhul temperatuuril 20 °C β ≈ 2 10 - 4 K - 1, terase puhul β st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, kvartsklaasi puhul β kv ≈ 9 10 - 6 K - üks .

Vee soojuspaisumisel on Maa elu jaoks huvitav ja oluline anomaalia. Temperatuuridel alla 4 °C vesi paisub temperatuuri langedes (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Kui vesi külmub, siis see paisub, mistõttu jää jääb jäätuva veekogu pinnal hõljuma. Jää all oleva vee külmumise temperatuur on 0°C. Veehoidla põhja lähedal asuvates tihedamates veekihtides on temperatuur umbes 4 °C. Tänu sellele saab jäätuvate reservuaaride vees eksisteerida elu.

Enamik huvitav omadus vedelikud on olemasolu vaba pind . Erinevalt gaasidest ei täida vedelik kogu anuma mahtu, kuhu see valatakse. Vedeliku ja gaasi (või auru) vahel moodustub liides, mis on ülejäänud vedelmassiga võrreldes eritingimustes, tuleb silmas pidada, et ülimadala kokkusurutavuse tõttu esineb tihedamalt pakitud pinnakiht ei põhjusta märgatavaid muutusi vedeliku mahus. Kui molekul liigub pinnalt vedelikku, teevad molekulidevahelise interaktsiooni jõud positiivset tööd. Vastupidi, selleks, et tõmmata teatud arv molekule vedeliku sügavusest pinnale (st suurendada vedeliku pindala), peavad välised jõud tegema positiivset tööd Δ A väline, võrdeline muutusega Δ S pindala:

Mehaanikast on teada, et süsteemi tasakaaluseisundid vastavad minimaalne väärtus selle potentsiaalne energia. Sellest järeldub, et vedeliku vaba pind kipub oma pindala vähendama. Sel põhjusel omandab vaba vedelikutilk sfäärilise kuju. Vedelik käitub nii, nagu mõjuksid jõud selle pinna suhtes tangentsiaalselt, vähendades (kokkutõmbudes) seda pinda. Neid jõude nimetatakse pindpinevusjõud .

Pindpinevusjõudude olemasolu muudab vedeliku pinna elastse venitatud kile sarnaseks, ainsa erinevusega, et elastsusjõud kiles sõltuvad selle pindalast (st kile deformeerumisest) ja pindpinevusjõududest. ei sõltu vedeliku pinnal.

Mõned vedelikud, näiteks seebivesi, võivad moodustada õhukesi kilesid. Kõik tuntud seebimullid on õige sfäärilise kujuga – selles avaldub ka pindpinevusjõudude toime. Kui seebilahusesse langetada traatraam, mille üks külg on liigutatav, siis kaetakse see kogu ulatuses vedelikukilega (joonis 3.5.3).

Pindpinevusjõud kipuvad kile pinda lühendama. Raami liikuva külje tasakaalustamiseks tuleb sellele rakendada välisjõudu Kui jõu mõjul liigub põiklatt Δ võrra x, siis töö Δ A ext = F ext Δ x = Δ Ep = σΔ S, kus ∆ S = 2LΔ x on seebikile mõlema külje pindala juurdekasv. Kuna jõudude ja moodulid on samad, võime kirjutada:

Seega saab pindpinevuskoefitsienti σ määratleda kui pinda piirava joone pikkuse ühiku kohta mõjuva pindpinevusjõu moodul.

Pindpinevusjõudude toimel vedelikupiiskades ja seebimullide sees tekib ülerõhk Δ lk. Kui lõikame mõttes sfäärilise raadiuse tilka R kaheks pooleks, siis peavad mõlemad olema tasakaalus pindpinevusjõudude toimel, mis on rakendatud lõike pikkusega 2π piirile R ja pindalale π mõjuvad ülerõhujõud R 2 sektsiooni (joonis 3.5.4). Tasakaalutingimus on kirjutatud kujul

Kui need jõud on suuremad kui vedeliku enda molekulide vastasmõju jõud, siis vedeliku enda vahel märjad pinnale tahke keha. Sel juhul läheneb vedelik tahke keha pinnale mingi teravnurga θ all, mis on iseloomulik antud vedelik-tahke paarile. Nurka θ nimetatakse kontaktnurk . Kui vedelate molekulide vahelised vastasmõjujõud ületavad nende vastasmõju jõudu tahkete molekulidega, osutub kontaktnurk θ nüriks (joonis 3.5.5). Sel juhul öeldakse, et vedelik ei niisuta tahke keha pind. Kell täielik niisutamineθ = 0, at täielik mittemärgumineθ = 180°.

kapillaarnähtused nimetatakse vedeliku tõusuks või languseks väikese läbimõõduga torudes - kapillaarid. Niisuvad vedelikud tõusevad läbi kapillaaride, mittemärguvad vedelikud laskuvad alla.

Joonisel fig. 3.5.6 näitab teatud raadiusega kapillaartoru r langetatakse alumisest otsast märgavaks vedelikuks tihedusega ρ. Kapillaari ülemine ots on avatud. Vedeliku tõus kapillaaris jätkub seni, kuni kapillaaris olevale vedelikusambale mõjuv gravitatsioonijõud muutub absoluutväärtuselt võrdseks sellest tuleneva F n pindpinevusjõud, mis toimivad piki vedeliku kokkupuute piiri kapillaari pinnaga: F t = F n, kus F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π r cos θ.

See tähendab:

Täieliku mittemärgumise korral θ = 180°, cos θ = –1 ja seetõttu h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Vesi niisutab peaaegu täielikult puhta klaasipinna. Vastupidi, elavhõbe ei niisuta klaasi pinda täielikult. Seetõttu langeb elavhõbeda tase klaaskapillaaris anuma tasemest madalamale.

24) Aurustumine: määratlus, liigid (aurustamine, keetmine), aurustumise ja kondenseerumise soojushulga arvutamine, aurustumiserisoojus.

Aurustumine ja kondenseerumine. Aurustumise nähtuse seletus aine molekulaarstruktuuri ideede põhjal. Aurustumise erisoojus. Tema üksused.

Vedeliku auruks muutumise nähtust nimetatakse aurustamine.

Aurustumine - avatud pinnalt toimuv aurustumisprotsess.

Vedelikud molekulid liiguvad erineva kiirusega. Kui mõni molekul on vedeliku pinnal, võib see ületada naabermolekulide külgetõmbe ja vedelikust välja lennata. Väljuvad molekulid moodustavad auru. Ülejäänud vedelate molekulide kiirused kokkupõrkel muutuvad. Sel juhul omandavad mõned molekulid piisava kiiruse, et vedelikust välja lennata. See protsess jätkub, nii et vedelikud aurustuvad aeglaselt.

*Aurumiskiirus sõltub vedeliku tüübist. Need vedelikud aurustuvad kiiremini, millesse molekulid tõmmatakse väiksema jõuga.

*Aurustumine võib toimuda igal temperatuuril. Kuid kõrgematel temperatuuridel on aurustumine kiirem .

*Aurumiskiirus sõltub selle pindalast.

*Tuulega (õhuvooluga) toimub aurustumine kiiremini.

Aurustumise käigus siseenergia väheneb, kuna. aurustumisel väljuvad vedelikust kiired molekulid, mistõttu ülejäänud molekulide keskmine kiirus väheneb. See tähendab, et kui väljastpoolt energiat ei tule, siis vedeliku temperatuur langeb.

Auru vedelikuks muutumise nähtust nimetatakse kondensatsioon. Sellega kaasneb energia vabanemine.

Aurude kondenseerumine seletab pilvede teket. Maapinnast kõrgemale tõusev veeaur moodustab ülemistes külmades õhukihtides pilved, mis koosnevad tillukestest veepiiskadest.

Aurustumise erisoojus - füüsiline. kogus, mis näitab, kui palju soojust on vaja 1 kg massiga vedeliku auruks muutmiseks ilma temperatuuri muutmata.

Oud. aurustumissoojus tähistatakse tähega L ja mõõdetakse J / kg

Oud. vee aurustumissoojus: L=2,3×10 6 J/kg, alkohol L=0,9×10 6

Vedeliku auruks muutmiseks vajalik soojushulk: Q = Lm

Nimetatakse protsessi, mille käigus toimub energia ülekandmine ühelt kehalt teisele ilma tööd tegemata soojusvahetus või soojusülekanne. Soojusülekanne toimub erineva temperatuuriga kehade vahel. Kui kontakt tekib erineva temperatuuriga kehade vahel, kandub osa üle sisemine energia kehast rohkemaga kõrge temperatuur madalama temperatuuriga kehale. Soojusülekande tulemusena kehale ülekantavat energiat nimetatakse soojuse hulk.

Aine erisoojusmahtuvus:

Kui soojusülekande protsessiga ei kaasne tööd, siis termodünaamika esimesest seadusest lähtuvalt võrdub soojushulk keha siseenergia muutusega: .

Molekulide juhusliku translatsioonilise liikumise keskmine energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga. Keha siseenergia muutus võrdub kõigi aatomite või molekulide energiamuutuste algebralise summaga, mille arv on võrdeline keha massiga, seega muutub siseenergia ja sellest tulenevalt soojushulk on võrdeline massi ja temperatuuri muutusega:

Selle võrrandi proportsionaalsustegurit nimetatakse aine erisoojusmahtuvus. Erisoojusmahtuvus näitab, kui palju soojust on vaja 1 kg aine temperatuuri tõstmiseks 1 K võrra.

Töö termodünaamikas:

Mehaanikas määratletakse tööd jõu ja nihke moodulite ning nendevahelise nurga koosinusena. Töö tehakse siis, kui liikuvale kehale mõjub jõud ja see on võrdne selle kineetilise energia muutumisega.

Termodünaamikas ei käsitleta keha kui terviku liikumist, me räägime makroskoopilise keha osade liikumisest üksteise suhtes. Selle tulemusena muutub keha maht ja selle kiirus jääb nulliks. Tööd termodünaamikas defineeritakse samamoodi nagu mehaanikas, kuid see võrdub mitte keha kineetilise energia, vaid selle siseenergia muutumisega.

Töö tegemisel (kokkusurumisel või paisumisel) muutub gaasi siseenergia. Selle põhjus on järgmine: gaasimolekulide elastsete kokkupõrgete ajal liikuva kolviga muutub nende kineetiline energia.

Arvutame välja gaasi töö paisumisel. Gaas mõjub kolvile jõuga
, kus on gaasi rõhk ja - pindala kolb. Kui gaas paisub, liigub kolb jõu suunas lühikese vahemaa jaoks
. Kui vahemaa on väike, võib gaasirõhku pidada konstantseks. Gaasi töö on järgmine:

Kus
- gaasi mahu muutus.

Gaasi paisumise protsessis teeb see positiivset tööd, kuna jõu ja nihke suund langevad kokku. Paisumise käigus eraldab gaas ümbritsevatele kehadele energiat.

Väliste kehade poolt gaasil tehtav töö erineb gaasi tööst ainult märgi poolest
, sest jõudu gaasile mõjuv jõud on vastupidine , millega gaas mõjub kolvile ja on sellega võrdne absoluutväärtuses (Newtoni kolmas seadus); ja liikumine jääb samaks. Seetõttu on välisjõudude töö võrdne:

.

Termodünaamika esimene seadus:

Termodünaamika esimene seadus on energia jäävuse seadus, mida laiendatakse soojusnähtustele. Energia jäävuse seadus: energia looduses ei teki millestki ega kao: energia hulk jääb muutumatuks, see muutub vaid ühest vormist teise.

Termodünaamikas vaadeldakse kehasid, mille raskuskeskme asend praktiliselt ei muutu. Selliste kehade mehaaniline energia jääb konstantseks ja muutuda saab ainult sisemine energia.

Siseenergiat saab muuta kahel viisil: soojusülekanne ja töö. Üldjuhul muutub siseenergia nii soojusülekande kui ka töö teostamise tõttu. Termodünaamika esimene seadus on sõnastatud täpselt selliste üldiste juhtumite jaoks:

Süsteemi siseenergia muutus selle üleminekul ühest olekust teise võrdub välisjõudude töö ja süsteemile ülekantava soojushulga summaga:

Kui süsteem on isoleeritud, siis selle kallal tööd ei tehta ja see ei vaheta soojust ümbritsevate kehadega. Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele isoleeritud süsteemi siseenergia jääb muutumatuks.

Arvestades seda
, termodünaamika esimese seaduse saab kirjutada järgmiselt:

Süsteemi ülekantav soojushulk läheb selle sisemise energia muutmiseks ja süsteemi poolt väliskehade tööde tegemiseks.

Termodünaamika teine ​​seadus: soojuse ülekandmine külmemast süsteemist kuumemasse on võimatu, kui puuduvad muud samaaegsed muutused mõlemas süsteemis või ümbritsevates kehades.

Nagu teate, toimub erinevate mehaaniliste protsesside käigus mehaanilise energia muutus. Mehaanilise energia muutumise mõõt on süsteemile rakendatavate jõudude töö:

Soojusülekande käigus toimub keha siseenergia muutus. Siseenergia muutumise mõõduks soojusülekande ajal on soojushulk.

Soojuse kogus on sisemise energia muutuse mõõt, mida keha saab (või annab ära) soojusülekande protsessis.

Seega iseloomustavad nii töö kui ka soojushulk energia muutumist, kuid ei ole energiaga identsed. Need ei iseloomusta süsteemi enda olekut, vaid määravad oleku muutumisel energia ülemineku protsessi ühest vormist teise (ühest kehast teise) ja sõltuvad sisuliselt protsessi olemusest.

Peamine erinevus töö ja soojushulga vahel seisneb selles, et töö iseloomustab süsteemi siseenergia muutumise protsessi, millega kaasneb energia muundumine ühest tüübist teise (mehaanilisest sisemiseks). Soojushulk iseloomustab siseenergia ülekandmise protsessi ühelt kehalt teisele (rohkemalt kuumutatult vähem kuumutatud), millega ei kaasne energia muundumisi.

Kogemused näitavad, et soojushulk, mis on vajalik keha massiga m kuumutamiseks temperatuurist temperatuurini, arvutatakse valemiga

kus c on aine erisoojusmahtuvus;

Erisoojuse SI-ühik on džaul kilogrammi kelvini kohta (J/(kg K)).

Erisoojus c on arvuliselt võrdne soojushulgaga, mis tuleb anda kehale massiga 1 kg, et seda kuumutada 1 K võrra.

Soojusmahtuvus keha on arvuliselt võrdne soojushulgaga, mis on vajalik kehatemperatuuri muutmiseks 1 K võrra:

Keha soojusmahtuvuse ühikuks SI on džaul kelvini kohta (J/K).

Vedeliku muutmiseks auruks konstantsel temperatuuril on vajalik soojushulk

kus L on aurustumise erisoojus. Auru kondenseerumisel eraldub sama palju soojust.

M massiga kristalse keha sulatamiseks sulamistemperatuuril on vaja keha teavitada soojushulgast

kus on sulamise erisoojus. Keha kristalliseerumisel eraldub sama palju soojust.

soojushulk, mis vabaneb kütuse massiga m täielikul põlemisel,

kus q on eripõlemissoojus.

Aurustumis-, sulamis- ja põlemissoojuste erisoojuste SI-ühik on džaul kilogrammi kohta (J/kg).