Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Қыздырылған және суытылған кезде ішкі энергияның өзгеруі
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| Қыздырылған және суытылған кезде ішкі энергияның өзгеруі. Енді жылу алмасу кезіндегі ішкі энергияның өзгерісін қалай есептеуге болатындығын қарастырайық. Осы кезде ескерілмейтін шығынды азайту үшін ғылыми зерттеулерде жылу алмасуды калориметрлерде жүргізеді (2.17-сурет). Осы прибордың көмегімен жылу алмасу процесі кезінде денеге берілген немесе денеден алынған жылу мөлшерін жеткілікті дәл өлшеуге болады.
Калориметр дегеніміз ішкі және сыртқы деп аталатын екі ыдыстан тұрады. Ішкі ыдыс жылу өткізгіштігі өте жақсы материалдан жасалады (латуннан, мыстан), себебі оның температурасы оған құйылған сұйықтың температурасындай болуы тиіс. Сыртқы ыдыс ішкі ыдысты конвекция немесе сәуле шығару түрінде болуы мүмкін жылу шығынынан қорғайды. Сондықтан оны көбіне ақпен бояйды немесе жылтыр қаңылтырдан жасайды. Ішкі ыдысты жылу өткізгіштіктің әсерінен болатын жылу шығынынан құтқару үшін оны ағаш тіреуіштердің үстіне орналастырады (ағаштың жылуөткізгіштігі нашар болады). Ішкі ыдыстың ішінде дәл осындай материалдан жасалған былғағыш пен термометрді орналастырады. Жылу алмасуды былайша атқарады. Таразының көмегімен калориметрдің ішкі ыдысының және былғағыштың массасын, сосын оның ішіндегі сұйықтың, мысалға, судың массасын өлшейді. Осыдан кейін дененің массасын өлшеп, оны белгілі температураға дейін қыздырып, сұйықтың бастапқы температурасын байқап алып, қыздырылған денені калориметрге салады. Сұйықтың ақырғы температурасын өлшеп, дененің жылу алмасу кезінде қанша жылу мөлшерін бергенін анықтауға болады. Осындай тәжірибелердің негізінде қайсы-бір дененің ішкі энергиясының өзгерісінің оның m массасына және дененің температурасының Т өзгерісіне тура пропорционал болатындығын тағайындауға болады: U = c m T, (2.52) мұндағы с – пропорционалдық коэффициенті. Жылу алмасу кезінде ішкі энергияның өзгерісі Q жылу мөлшерімен бағаланатын болғандықтан Q = c m T (2.53) деп жаза аламыз. Дененің бастапқы температурасын көбіне Т1 деп, ал ақырғы температурасын Т2 деп белгілейді. Сонда денені қыздырған кезде Т=Т2–Т1, ал суытқан кезде Т=Т1–Т2 болады. Тәжірибелер көрсеткендей, Q шамасы заттың тегіне, сыртқы жағдайларға, заттың агрегаттық күйіне тәуелді болады. Бұл тәуелділіктер (2.52) және (2.53) формулалардағы с коэффициент арқылы өрнектеледі. Денені қыздырған немесе суытқан кезде оның ішкі энергиясының өзгерісінің заттың тегіне және сыртқы шарттарға тәуелділігін сипаттайтын с шамасы заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп аталады. Заттың меншікті жылу сыйымдылығы заттың бірлік массасын температура бірлігіне қыздыруға қажетті жылу мөлшерімен өлшенеді: с=Q/(mT). (2.53а) Жылу сыйымдылықтың ХБ жүйесіндегі өлшем бірлігін шығарайық: c=1 Дж/(1 кг1К)=1 Дж/(кгК) ХБ жүйесінде меншікті жылу сыйымдылықтың бірлігі ретінде 1 кг массасын 1 К-ге қыздыру үшін 1 Дж энергия жұмсалатын заттың жылу сыйымдылығы алынады. Температураның азғантай өзгерістері үшін меншікті жылу сыйымдылықты тұрақты деп алуға болады. Есеп шығарған кезде оның мәнін таблицадан алады. Кей кездерде дененің жылу сыйымдылығы деген түсінікті де пайдаланады. Дененің жылу сыйымдылығы С деп денені бірлік температураға қыздыру үшін қажет жылу мөлшерін атайды. Демек, Q=CT. (2.54) Дененің түрліше бөліктері түрліше заттардан жасалған кездегі есептеулер үшін дененің сыйымдылығын пайдаланған ыңғайлы болады. ХБ жүйесінде жылу сыйымдылықтың өлшем бірлігі 1 Дж/К. Газдың меншікті жылу сыйымдылығы оны қыздыру процесінің сипатына тәуелді болады. Мысалы, газдың тұрақты қысым кезіндегі меншікті жылу сыйымдылығы ср оның тұрақты көлем кезіндегі меншікті жылу сыйымдылығынан артық болады, себебі бірінші жағдайда тек газдың ішкі энергиясын өзгертіп қана қою керек емес, сонымен қатар газдың ұлғаюы кезінде сыртқы денелерге қарсы атқарылатын жұмысына да энергия жұмсау қажет болады. Екінші жағдайда газға берілген жылу мөлшері тек оның ішкі энергиясын өзгертуге ғана кетеді. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|