სი -ში სითბოს რაოდენობა იზომება. თერმული ენერგია: ერთეულები და მათი სწორი გამოყენება

განმარტება

სითბოს რაოდენობაან უბრალოდ სითბო($ Q $) ეწოდება შიდა ენერგიას, რომელიც სამუშაოს შესრულების გარეშე უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულებიდან გადადის უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულებზე სითბოს გამტარობის ან გამოსხივების პროცესებში.

ჯული არის SI სითბოს ერთეული

სითბოს რაოდენობის ერთეული შეიძლება მივიღოთ თერმოდინამიკის პირველი კანონიდან:

\ [\ დელტა Q = A + \ დელტა U \ \ მარცხნივ (1 \ მარჯვნივ), \]

სადაც $ A $ არის თერმოდინამიკური სისტემის ნამუშევარი; $ \ Delta U $ - სისტემის შიდა ენერგიის ცვლილება; $ \ დელტა Q $ არის სისტემისთვის მიწოდებული სითბოს რაოდენობა.

კანონიდან (1) და კიდევ უფრო მეტი მისი ვერსიიდან იზოთერმული პროცესისთვის:

\ [\ დელტა Q = A \ \ მარცხნივ (2 \ მარჯვნივ). \]

აშკარაა, რომ ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI), ჯოული (J) არის ენერგიისა და მუშაობის საზომი ერთეული.

ადვილია ჯულის გამოხატვა ძირითადი ერთეულების საშუალებით, თუ გამოვიყენებთ ფორმის ენერგიის განსაზღვრებას ($ E $):

სადაც $ c $ არის სინათლის სიჩქარე; $ m $ - სხეულის წონა. გამოხატვის საფუძველზე (2), ჩვენ გვაქვს:

\ [\ left = \ left = kg \ cdot (\ left (\ frac (m) (s) \ right)) ^ 2 = \ frac (kg \ cdot m ^ 2) (c ^ 2). \]

ყველა სტანდარტული SI პრეფიქსი ათწილადისა და მრავლობითისთვის გამოიყენება ჯოულთან ერთად. მაგალითად, $ 1 კჯ = (10) ^ 3 ჯ $; 1MJ = $ (10) ^ 6J $; 1 GJ = $ (10) ^ 9J $

Erg არის ერთეული CGS სისტემაში სითბოს რაოდენობის გასაზომად

CGS სისტემაში (სანტიმეტრი, გრამი, მეორე), სითბო იზომება ergs (erg). ამ შემთხვევაში, ერთი erg უდრის:

Ხოლო:

ჩვენ ვიღებთ თანაფარდობას ჯულსა და ერგს შორის:

კალორია არის სითბოს რაოდენობის საზომი ერთეული

კალორია გამოიყენება როგორც არასისტემური ერთეული სითბოს რაოდენობის გასაზომად. ერთი კალორია უდრის იმ სითბოს რაოდენობას, რომელიც უნდა გადაეცეს წყალს ერთი კილოგრამით, რომ გაცხელდეს ერთი გრადუსი ცელსიუსით. ჯოულსა და კალორიას შორის თანაფარდობა ასეთია:

უფრო ზუსტად, ისინი განასხვავებენ:

საერთაშორისო კალორია, ის უდრის:
თერმოქიმიური კალორია:
15 გრადუსიანი კალორია გამოიყენება თერმული გაზომვისთვის:

კალორია ხშირად გამოიყენება ათწილადი პრეფიქსებით, როგორიცაა: კკალ (კილოკალორია) $ 1 კკალ = (10) ^ 3 კკალ $; მაკალი (მეგაკალორია) 1Mcal = $ (10) ^ 6cal $; Gcal (გიგაკალორია) 1 Gcal = $ (10) ^ 9cal $.

ზოგჯერ კილოკალორიას უწოდებენ დიდ კალორიას ან კილოგრამს.

ამოცანების მაგალითები გადაწყვეტა

მაგალითი 1

Ამოცანა.რა რაოდენობის სითბო შეიწოვება წყალბადის მასით $ m = 0.2 $ კგ როდესაც თბება $ t_1 = 0 (\ rm () ^ \ circ \! C) $ to $ t_2 = 100 (\ rm () ^ \ circ \! გ) $ მუდმივი წნევის დროს? ჩაწერეთ თქვენი პასუხი კილოჯოულებში.

გამოსავალი.მოდით დავწეროთ თერმოდინამიკის პირველი კანონი:

\ [\ დელტა Q = A + \ დელტა U \ \ მარცხნივ (1.1 \ მარჯვნივ). \]

\ [\ Delta U = \ frac (i) (2) \ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ \ left (1.2 \ right), \]

სადაც $ i = 5 $ არის წყალბადის მოლეკულის თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა; $ \ mu = 2 \ cdot (10) ^ (- 3) \ frac (კგ) (მოლ) $; $ R = 8.31 \ \ frac (J) (mol \ cdot K) $; $ \ Delta T = t_2-t_1 $. პირობით, ჩვენ საქმე გვაქვს იზობარულ პროცესთან. იზობარულ პროცესში მუშაობა უდრის:

გამონათქვამების (1.2) და (1.3) გათვალისწინებით, ჩვენ ვცვლით თერმოდინამიკის პირველ კანონს იზობარული პროცესისთვის ფორმაში:

\ [\ Delta Q = \ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ + \ frac (i) (2) \ frac (m) (\ mu) R \ Delta T = \ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ left (1+ \ frac (i) (2) \ right) \ \ left (1.4 \ right). \]

მოდით შევამოწმოთ რა ერთეულებში იზომება სითბო, თუ გამოითვლება ფორმულით (1.4):

\ [\ მარცხნივ [\ დელტა Q \ მარჯვნივ] = \ მარცხნივ [\ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ left (1+ \ frac (i) (2) \ right) \ right] = \ left [\ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ right] = \ frac (\ left) (\ left [\ mu \ right]) \ left \ left [\ Delta T \ right] = \ frac (კგ ) (კგ / მოლი) \ cdot \ frac (J) (mol \ cdot K) \ cdot K = J. \]

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

\ [\ Delta Q = \ frac (0,2) (2 (10) ^ (- 3)) \ cdot 8,31 \ cdot 100 \ მარცხნივ (1+ \ frac (5) (2) \ მარჯვნივ) \ დაახ. 291 \ cdot (10) ^ 3 \ მარცხნივ (J \ მარჯვნივ) = 291 \ \ მარცხნივ (kJ \ მარჯვნივ). \]

პასუხი.$ \ დელტა Q = 291 \ $ კჯ

მაგალითი 2

Ამოცანა.მასის ჰელიუმი $ m = 1 \ g $ გაცხელდა 100 K- ით ნახ. 1 -ში ნაჩვენები პროცესის დროს. რამდენი სითბო გადადის გაზზე? ჩაწერეთ თქვენი პასუხი CGS ერთეულებში.

გამოსავალი.სურათი 1 გვიჩვენებს იზოქორიულ პროცესს. ასეთი პროცესისთვის ჩვენ ვწერთ თერმოდინამიკის პირველ კანონს, როგორც:

\ [\ დელტა Q = \ დელტა U \ \ მარცხნივ (2.1 \ მარჯვნივ). \]

ჩვენ ვხვდებით შინაგან ენერგიის ცვლილებას, როგორც:

\ [\ Delta U = \ frac (i) (2) \ frac (m) (\ mu) R \ Delta T \ \ left (2.2 \ right), \]

სადაც $ i = 3 $ არის ჰელიუმის მოლეკულის თავისუფლების ხარისხის რაოდენობა; $ \ mu = 4 \ frac (გ) (მოლ) $; $ R = 8.31 \ cdot (10) ^ 7 \ \ frac (erg) (mol \ cdot K) $; $ \ Delta T = 100 \ K. $ ყველა მნიშვნელობა ჩაწერილია CGS- ში. მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

\ [\ Delta Q = \ frac (3) (2) \ cdot \ frac (1) (4) \ cdot 8.31 \ cdot (10) ^ 7 \ cdot 100 \ დაახლოებით 3 \ cdot (10) ^ 9 (erg) \ \]

პასუხი.$ \ დელტა Q = 3 \ cdot (10) ^ 9 $ ერგ

როგორც უკვე ვიცით, სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს როგორც სამუშაოს შესრულებისას, ასევე სითბოს გადაცემის საშუალებით (სამუშაოს შესრულების გარეშე). ძირითადი განსხვავება მუშაობასა და სითბოს რაოდენობას შორის არის ის, რომ მუშაობა განსაზღვრავს სისტემის შინაგანი ენერგიის გარდაქმნის პროცესს, რასაც თან ახლავს ენერგიის გარდაქმნა ერთი ტიპიდან მეორეზე.

იმ შემთხვევაში, თუ შინაგანი ენერგიის ცვლილება ხდება დახმარებით სითბოს გადაცემა, ენერგიის გადაცემა ერთი სხეულიდან მეორეზე ხდება იმის გამო თერმული კონდუქტომეტრული, რადიაცია, ან კონვექცია.

ენერგიას, რომელსაც სხეული კარგავს ან იღებს სითბოს გადაცემის დროს, ეწოდება სითბოს რაოდენობა.

სითბოს რაოდენობის გაანგარიშებისას, თქვენ უნდა იცოდეთ რა რაოდენობით მოქმედებს ეს.

ჩვენ გავაცხელებთ ორ ჭურჭელს ორი იდენტური სანთურისგან. ერთ ჭურჭელში 1 კგ წყალი, მეორეში - 2 კგ. წყლის ტემპერატურა ორ ჭურჭელში თავდაპირველად იგივეა. ჩვენ ვხედავთ, რომ ამავდროულად, ერთ -ერთ ჭურჭელში წყალი უფრო სწრაფად თბება, თუმცა ორივე ჭურჭელი იღებს თანაბარ რაოდენობას სითბოს.

ამრიგად, ჩვენ ვასკვნით: რაც უფრო დიდია მოცემული სხეულის მასა, მით მეტი სითბო უნდა დაიხარჯოს, რათა მისი ტემპერატურა იგივე რაოდენობის გრადუსით შემცირდეს ან გაიზარდოს.

როდესაც სხეული გაცივდება, ის აძლევს მეზობელ ობიექტებს რაც უფრო დიდია სითბოს რაოდენობა, მით უფრო დიდია მისი მასა.

ჩვენ ყველამ ვიცით, რომ თუ საჭიროა წყლის სრული ქვაბის გაცხელება 50 ° C- მდე, ჩვენ უფრო ნაკლებ დროს დავხარჯავთ ამ მოქმედების შესრულებაზე, ვიდრე იგივე მოცულობის წყლის მქონე ქვაბის გათბობა, მაგრამ მხოლოდ 100 ° C- მდე. პირველი ნომრის შემთხვევაში წყალს ნაკლები სითბო მიეცემა, ვიდრე მეორეში.

ამრიგად, გათბობისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობა პირდაპირ დამოკიდებულია იმაზე რამდენი გრადუსითშეძლებს სხეულის გათბობას. ჩვენ შეგვიძლია დავასკვნათ: სითბოს რაოდენობა პირდაპირ დამოკიდებულია სხეულის ტემპერატურის განსხვავებაზე.

მაგრამ შესაძლებელია თუ არა განისაზღვროს სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა არა წყლის გასათბობად, არამედ სხვა ნივთიერების, ვთქვათ, ზეთის, ტყვიის ან რკინის?

შეავსეთ ერთი ჭურჭელი წყლით და მეორე შეავსეთ მცენარეული ზეთით. წყლისა და ზეთის მასები თანაბარია. ჩვენ თანაბრად გავათბობთ ორივე ჭურჭელს ერთსა და იმავე სანთურებზე. დავიწყოთ ექსპერიმენტი მცენარეული ზეთისა და წყლის იმავე საწყის ტემპერატურაზე. ხუთი წუთის შემდეგ, გაცხელებული ზეთისა და წყლის ტემპერატურის გაზომვით, ჩვენ შევამჩნევთ, რომ ზეთის ტემპერატურა გაცილებით მაღალია, ვიდრე წყლის ტემპერატურა, თუმცა ორივე სითხე ერთნაირი რაოდენობის სითბოს იღებდა.

აშკარა დასკვნა თავისთავად გვთავაზობს: ზეთისა და წყლის თანაბარი მასების ერთსა და იმავე ტემპერატურაზე გათბობისას საჭიროა სხვადასხვა რაოდენობის სითბო.

და ჩვენ მაშინვე ვაკეთებთ სხვა დასკვნას: სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა სხეულის გასათბობად, პირდაპირ დამოკიდებულია იმ ნივთიერებაზე, რომლისგანაც შედგება თავად სხეული (სახის ნივთიერება).

ამრიგად, სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა სხეულის გასათბობად (ან გამოიყოფა გაგრილების დროს) პირდაპირ დამოკიდებულია მოცემული სხეულის მასაზე, მისი ტემპერატურის ცვალებადობაზე, აგრეთვე ნივთიერების ტიპზე.

სითბოს რაოდენობა მითითებულია სიმბოლოთი Q. სხვა ენერგიის მსგავსად, სითბოს რაოდენობა იზომება ჯოულებში (J) ან კილოჯოულებში (kJ).

1 კჯ = 1000 ჯ

თუმცა, ისტორია გვიჩვენებს, რომ მეცნიერებმა დაიწყეს სითბოს რაოდენობის გაზომვა დიდი ხნით ადრე, სანამ ფიზიკაში გამოჩნდა ენერგიის ისეთი კონცეფცია. იმ დროს გამოიყო სპეციალური განყოფილება სითბოს რაოდენობის გასაზომად - კალორია (კალორია) ან კილოკალორია (კკალ). სიტყვას აქვს ლათინური ფესვები, კალორია სითბო.

1 კკალ = 1000 კალორია

კალორია- ეს არის სითბოს ის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 1 გ წყლის 1 გრადუსზე გათბობისთვის

1 კალ = 4.19 J ≈ 4.2 J

1 კკალ = 4190 J ≈ 4200 J ≈ 4.2 კჯ

კიდევ გაქვთ შეკითხვები? არ იცით როგორ გააკეთოთ საშინაო დავალება?
დამრიგებლისგან დახმარების მისაღებად - დარეგისტრირდით.
პირველი გაკვეთილი უფასოა!

საიტი, მასალის სრული ან ნაწილობრივი კოპირებით, საჭიროა წყაროს ბმული.

1. შინაგანი ენერგიის ცვლილება სამუშაოს შესრულებით ხასიათდება სამუშაოს მოცულობით, ე.ი. სამუშაო არის მოცემული პროცესის შიდა ენერგიის ცვლილების საზომი. სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილებას სითბოს გადაცემის დროს ახასიათებს რაოდენობა ე.წ სითბოს რაოდენობა.

სითბოს რაოდენობა არის სხეულის შიდა ენერგიის ცვლილება სითბოს გადაცემის პროცესში სამუშაოს შესრულების გარეშე.

სითბოს რაოდენობა მითითებულია ასო \ (Q \). ვინაიდან სითბოს რაოდენობა არის შინაგანი ენერგიის ცვლილების საზომი, მისი ერთეული არის ჯოული (1 J).

როდესაც გარკვეული რაოდენობის სითბოს გადასცემთ სხეულს სამუშაოს შესრულების გარეშე, იზრდება მისი შინაგანი ენერგია, თუ სხეული გამოყოფს გარკვეულ რაოდენობას სითბოს, მაშინ მისი შინაგანი ენერგია მცირდება.

2. თუ დაასხით 100 გრ წყალი ორ იდენტურ ჭურჭელში, ხოლო მეორეში 400 გრ წყალი იმავე ტემპერატურაზე და დადგით ერთსა და იმავე სანთურებზე, მაშინ პირველ ჭურჭელში წყალი ადუღდება ადრე. ამრიგად, რაც უფრო დიდია სხეულის მასა, მით მეტი სითბო სჭირდება მის გასათბობად. იგივე ეხება გაგრილებას: გაცილებით დიდი მასის მქონე სხეული გაცივებისას გამოყოფს მეტ სითბოს. ეს სხეულები მზადდება ერთიდაიგივე ნივთიერებისგან და თბება ან გაცივდება ერთი და იმავე რაოდენობის გრადუსით.

3. თუ ახლა 100 გრ წყალი თბება 30 -დან 60 ° C- მდე, ე.ი. 30 ° С- ით, შემდეგ კი 100 ° С- მდე, ე.ი. 70 ° C- ით, მაშინ პირველ შემთხვევაში გაცილებით ნაკლები დრო დასჭირდება გათბობას, ვიდრე მეორეს, და, შესაბამისად, წყლის 30 ° C გათბობით, ნაკლები სითბო დაიხარჯება, ვიდრე წყლის 70 ° C გათბობა . ამრიგად, სითბოს რაოდენობა პირდაპირ პროპორციულია სხვაობის საბოლოო \ ((t_2 \, ^ \ circ C) \) და საწყის \ ((t_1 \, ^ \ circ C) \) ტემპერატურას შორის: \ (Q \ sim (t_2- t_1) \).

4. თუ ახლა თქვენ დაასხით 100 გრ წყალი ერთ ჭურჭელში, და დაასხით ცოტაოდენი წყალი იმავე ტიპის ჭურჭელში და ჩაყარეთ მასში ისეთი ლითონის სხეული, რომ მისი მასა და წყლის მასა იყოს 100 გ, და გაათბეთ ჭურჭელი იდენტურად ფილები, მაშინ ხედავთ, რომ მხოლოდ წყლის შემცველ ჭურჭელში ექნება უფრო დაბალი ტემპერატურა, ვიდრე წყალსა და ლითონის სხეულს. ამიტომ, იმისათვის, რომ ორივე ჭურჭელში შინაარსის ტემპერატურა ერთი და იგივე იყოს, უფრო მეტი სითბო უნდა გადაეცეს წყალს, ვიდრე წყალს და ლითონის სხეულს. ამრიგად, სხეულის გასათბობად საჭირო სითბოს რაოდენობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სახის ნივთიერებაა ეს სხეული.

5. სხეულის გათბობისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობის დამოკიდებულება სახის ნივთიერებაზე ხასიათდება ფიზიკური რაოდენობით, რომელსაც ეწოდება ნივთიერების სპეციფიკური სითბო.

ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც უდრის სითბოს იმ რაოდენობას, რომელიც უნდა შეატყობინოს 1 კგ ნივთიერებას, რომ გაათბოს 1 ° C (ან 1 K), ეწოდება ნივთიერების სპეციფიკური სითბო.

იგივე რაოდენობის სითბოს იძლევა 1 კგ ნივთიერება, როდესაც გაცივდება 1 ° C- ით.

სპეციფიკური სითბო მითითებულია ასოთი \ (c \). სპეციფიკური სითბოს ერთეული არის 1 J / kg ° C ან 1 J / kg K.

ნივთიერებების სპეციფიური სითბოს ტევადობის მნიშვნელობები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად. სითხეებს აქვთ უფრო მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა, ვიდრე ლითონები; წყალს აქვს ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სითბო, ოქროს აქვს ძალიან დაბალი სპეციფიკური სითბო.

ტყვიის სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრეა 140 J / kg ° C. ეს ნიშნავს, რომ 1 კგ ტყვიის 1 ° C- ით გასათბობად, აუცილებელია 140 J. სითბოს დახარჯვა. იგივე რაოდენობის სითბო გამოიყოფა, როდესაც 1 კგ წყალი გაცივდება 1 ° C- ით.

ვინაიდან სითბოს რაოდენობა უტოლდება სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილებას, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე გვიჩვენებს, თუ რამდენად იცვლება 1 კგ ნივთიერების შიდა ენერგია, როდესაც მისი ტემპერატურა იცვლება 1 ° C- ით. კერძოდ, 1 კგ ტყვიის შიდა ენერგია, როდესაც ის თბება 1 ° C- ით, იზრდება 140 J- ით, ხოლო როდესაც გაცივდება, ის მცირდება 140 J- ით.

სითბოს რაოდენობა \ (Q \) საჭიროა მასის სხეულის გასათბობად \ (m \) ტემპერატურიდან \ ((t_1 \, ^ \ circ C) \) ტემპერატურამდე \ ((t_2 \, ^ \ circ C) \ ), უდრის ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის პროდუქტს, სხეულის მასას და განსხვავებას საბოლოო და საწყის ტემპერატურას შორის, ე.ი.

\ [Q = სმ (t_2 () ^ \ circ-t_1 () ^ \ circ) \]

იგივე ფორმულა გამოიყენება სითბოს რაოდენობის გამოსათვლელად, რომელსაც სხეული გასცემს გაგრილების დროს. მხოლოდ ამ შემთხვევაში, საბოლოო ტემპერატურა უნდა გამოვაკლოთ საწყის ტემპერატურას, ე.ი. გამოვაკლოთ ქვედა უმაღლესი ტემპერატურის მნიშვნელობიდან.

6. პრობლემის გადაჭრის მაგალითი... ჭიქაში, რომელიც შეიცავს 200 გრ წყალს 80 ° C ტემპერატურაზე, დაასხით 100 გრ წყალი 20 ° C ტემპერატურაზე. ამის შემდეგ, ჭურჭელში ტემპერატურა 60 ° C იყო. რამდენი სითბო მიიღო ცივმა წყალმა და გადაეცა ცხელი წყლით?

პრობლემის გადაჭრისას თქვენ უნდა შეასრულოთ მოქმედებების შემდეგი თანმიმდევრობა:

მოკლედ ჩამოწერეთ პრობლემის მდგომარეობა;
სიდიდეების მნიშვნელობების SI გადაყვანა;
პრობლემის გაანალიზება, დადგენა რომელი ორგანოებია ჩართული სითბოს გაცვლაში, რომელი სხეულები იძლევა ენერგიას და რომელი იღებს;
პრობლემის გადაჭრა ზოგადად;
გამოთვლების შესრულება;
გაანალიზეთ მიღებული პასუხი.

1. Ამოცანა.

მოცემული:
\ (M_1 \) = 200 გ
\ (M_2 \) = 100 გ
\ (T_1 \) = 80 ° C
\ (T_2 \) = 20 ° C
\ (T \) = 60 ° С
______________

\ (Q_1 \) -? \ (Q_2 \) -?
\ (C_1 \) = 4200 J / კგ ° С

2. SI:\ (M_1 \) = 0.2 კგ; \ (M_2 \) = 0.1 კგ.

3. პრობლემის ანალიზი... პრობლემა აღწერს ცხელ და ცივ წყალს შორის სითბოს გაცვლის პროცესს. ცხელი წყალი გამოყოფს სითბოს რაოდენობას \ (Q_1 \) და გაცივდება ტემპერატურადან \ (t_1 \) ტემპერატურამდე \ (t \). ცივი წყალი იღებს სითბოს რაოდენობას \ (Q_2 \) და თბება ტემპერატურადან \ (t_2 \) ტემპერატურამდე \ (t \).

4. პრობლემის ზოგადი გადაწყვეტა... ცხელი წყლით გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა გამოითვლება ფორმულით: \ (Q_1 = c_1m_1 (t_1-t) \).

ცივი წყლის მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობა გამოითვლება ფორმულით: \ (Q_2 = c_2m_2 (t-t_2) \).

5. გათვლები.
\ (Q_1 \) = 4200 J / კგ ° C 0.2 კგ 20 ° C = 16800 J
\ (Q_2 \) = 4200 J / kg ° C 0.1 კგ 40 ° C = 16800 J

6. ამის საპასუხოდ, მიიღეს, რომ ცხელი წყლით გამოყოფილი სითბოს ტოლია ცივი წყლის მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობა. ამ შემთხვევაში, იდეალიზებული სიტუაცია განიხილებოდა და არ იყო გათვალისწინებული, რომ გარკვეული რაოდენობის სითბო გამოიყენებოდა იმ მინის გასათბობად, რომელშიც იყო წყალი და მიმდებარე ჰაერი. სინამდვილეში, ცხელი წყლით გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა გაცილებით მეტია ვიდრე ცივი წყლის მიერ მიღებული სითბო.

Ნაწილი 1

1. ვერცხლის სპეციფიური სითბოს სიმძლავრეა 250 J / (კგ ° C). Რას ნიშნავს ეს?

1) როდესაც 1 კგ ვერცხლი გაცივდება 250 ° C ტემპერატურაზე, გამოიყოფა 1 J სითბო
2) როდესაც 250 კგ ვერცხლი გაცივდება 1 ° C ტემპერატურაზე, გამოდის 1 J სითბოს რაოდენობა
3) როდესაც 250 კგ ვერცხლი გაცივდება 1 ° C ტემპერატურაზე, 1 J სითბოს რაოდენობა შეიწოვება
4) როდესაც 1 კგ ვერცხლი გაცივდება 1 ° C ტემპერატურაზე, გამოიყოფა 250 J სითბოს რაოდენობა

2. თუთიის სპეციფიური სითბოს სიმძლავრეა 400 J / (კგ ° C). Ეს ნიშნავს, რომ

1) როდესაც 1 კგ თუთია 400 ° C- ზე თბება, მისი შიდა ენერგია იზრდება 1 J- ით
2) როდესაც 400 კგ თუთია თბება 1 ° C– ით, მისი შიდა ენერგია იზრდება 1 J– ით
3) 400 კგ თუთიის 1 ° C ტემპერატურაზე გასათბობად, აუცილებელია 1 J ენერგიის დახარჯვა
4) როდესაც 1 კგ თუთია თბება 1 ° C– ით, მისი შიდა ენერგია იზრდება 400 J– ით

3. მასის მყარ სხეულზე \ (m \) სითბოს ოდენობის \ (Q \) გადაცემისას სხეულის ტემპერატურა გაიზარდა \ (\ დელტა t ^ \ circ \). ჩამოთვლილი გამონათქვამებიდან რომელი განსაზღვრავს ამ სხეულის ნივთიერების სპეციფიკურ სითბოს?

1) \ (\ frac (m \ Delta t ^ \ circ) (Q) \)
2) \ (\ frac (Q) (m \ Delta t ^ \ circ) \)
3) \ (\ frac (Q) (\ Delta t ^ \ circ) \)
4) \ (Qm \ Delta t ^ \ circ \)

4. ფიგურა გვიჩვენებს ერთი მასის ორი სხეულის (1 და 2) ტემპერატურაზე გათბობისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობის დამოკიდებულების გრაფიკს. შეადარეთ იმ ნივთიერებების კონკრეტული სითბოს (\ (c_1 \) და \ (c_2 \)) მნიშვნელობები, რომლებისგანაც მზადდება ეს სხეულები.

1) \ (c_1 = c_2 \)
2) \ (c_1> c_2 \)
3) \ (c_1 4) პასუხი დამოკიდებულია სხეულების მასის ღირებულებაზე

5. დიაგრამა გვიჩვენებს თანაბარი მასის ორ სხეულზე გადაცემული სითბოს რაოდენობის მნიშვნელობებს, როდესაც მათი ტემპერატურა იცვლება ერთი და იმავე რაოდენობის გრადუსით. რა არის სწორი თანაფარდობა იმ ნივთიერებების სპეციფიური სითბოს სიმძლავრისათვის, საიდანაც სხეულები მზადდება?

1) \ (c_1 = c_2 \)
2) \ (c_1 = 3c_2 \)
3) \ (c_2 = 3c_1 \)
4) \ (c_2 = 2c_1 \)

6. ფიგურა გვიჩვენებს მყარი ტემპერატურის დამოკიდებულების გრაფიკს მისთვის მიცემული სითბოს რაოდენობაზე. სხეულის წონა 4 კგ. როგორია ამ სხეულის ნივთიერების სპეციფიური სითბოს სიმძლავრე?

1) 500 J / (კგ ° C)
2) 250 J / (კგ ° C)
3) 125 J / (კგ ° C)
4) 100 J / (კგ ° C)

7. როდესაც 100 გ მასალის კრისტალური ნივთიერება გაცხელდა, გაზომეს ნივთიერების ტემპერატურა და ნივთიერებაზე გადაცემული სითბოს რაოდენობა. გაზომვის მონაცემები წარმოდგენილი იყო ცხრილის სახით. იმის გათვალისწინებით, რომ ენერგიის დანაკარგების უგულებელყოფა შესაძლებელია, განსაზღვრეთ ნივთიერების სპეციფიური სითბო მყარ მდგომარეობაში.

1) 192 J / (კგ ° C)
2) 240 J / (კგ ° C)
3) 576 J / (კგ ° C)
4) 480 J / (კგ ° C)

8. 1 K– ზე 192 გრ მოლიბდენის გასათბობად, თქვენ უნდა გადაიტანოთ 48 J. სითბოს რაოდენობა რა არის ამ ნივთიერების სპეციფიური სითბო?

1) 250 J / (კგ K)
2) 24 J / (კგ K)
3) 4 · 10 -3 J / (კგ · K)
4) 0.92 J / (კგ K)

9. რამდენი სითბოა საჭირო 100 გრ ტყვიის გასათბობად 27 -დან 47 ° C- მდე?

1) 390 ჯ
2) 26 კჯ
3) 260 ჯ
4) 390 კჯ

10. იგივე რაოდენობის სითბო დაიხარჯა აგურის გათბობაზე 20 -დან 85 ° C- მდე, როგორც იგივე მასის წყლის გათბობაზე 13 ° C- ით. აგურის სპეციფიური სითბოს სიმძლავრე არის

1) 840 J / (კგ K)
2) 21000 J / (კგ K)
3) 2100 J / (კგ K)
4) 1680 J / (კგ K)

11. ქვემოთ მოცემული განცხადებების სიიდან შეარჩიეთ ორი სწორი და ჩაწერეთ მათი რიცხვი ცხრილში.

1) სითბოს რაოდენობა, რომელსაც სხეული იღებს, როდესაც მისი ტემპერატურა ამაღლებულია გარკვეული რაოდენობის გრადუსით, უდრის იმ სითბოს რაოდენობას, რომელსაც ეს სხეული გამოყოფს, როდესაც მისი ტემპერატურა ერთი და იმავე რაოდენობის გრადუსით ეცემა.
2) როდესაც ნივთიერება გაცივდება, მისი შინაგანი ენერგია იზრდება.
3) სითბოს ის რაოდენობა, რომელსაც ნივთიერება იღებს გაცხელებისას, ძირითადად გამოიყენება მისი მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის გასაზრდელად.
4) სითბოს რაოდენობა, რომელსაც ნივთიერება იღებს გაცხელებისას, ძირითადად გამოიყენება მისი მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის გასაზრდელად
5) სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს მხოლოდ გარკვეული რაოდენობის სითბოს მიცემით

12. ცხრილი აჩვენებს მასის გაზომვის შედეგებს \ (მ \), ტემპერატურის ცვლილებას \ (\ დელტა t \) და სითბოს რაოდენობას \ (Q \), რომელიც გამოიყოფა სპილენძის ან ალუმინის ცილინდრების გაგრილებისას.

რა განცხადებები შეესაბამება ექსპერიმენტის შედეგებს? მონიშნული სიიდან აირჩიეთ ორი სწორი. მიუთითეთ მათი რიცხვი. ჩატარებული გაზომვების საფუძველზე შეიძლება ითქვას, რომ გაგრილების დროს გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა

1) დამოკიდებულია ნივთიერებაზე, საიდანაც მზადდება ცილინდრი.
2) არ არის დამოკიდებული იმ ნივთიერებაზე, საიდანაც მზადდება ბალონი.
3) იზრდება ცილინდრის მასის მატებასთან ერთად.
4) იზრდება ტემპერატურის სხვაობის მატებასთან ერთად.
5) ალუმინის სპეციფიური სითბოს ტევადობა 4 -ჯერ აღემატება კალის სპეციფიკურ სითბოს სიმძლავრეს.

Მე -2 ნაწილი

C1. 2 კგ წონის მყარი სხეული მოთავსებულია 2 კვტ ღუმელში და იწყებს გათბობას. ფიგურა გვიჩვენებს ამ სხეულის ტემპერატურის დამოკიდებულებას \ (t \) გათბობის დროზე \ (\ tau \). რა არის ნივთიერების სპეციფიკური სითბო?

1) 400 J / (კგ ° C)
2) 200 J / (კგ ° C)
3) 40 J / (კგ ° C)
4) 20 J / (კგ ° C)

პასუხები

თერმული ენერგია არის სითბოს გაზომვის სისტემა, რომელიც გამოიგონეს და გამოიყენეს ორი საუკუნის წინ. ამ ღირებულებასთან მუშაობის ძირითადი წესი იყო ის, რომ თერმული ენერგია შენარჩუნებულია და არ შეიძლება უბრალოდ გაქრეს, არამედ შეიძლება გადავიდეს სხვა ტიპის ენერგიაში.

არსებობს რამდენიმე ზოგადად მიღებული სითბოს ენერგიის გაზომვის ერთეულები... ისინი ძირითადად გამოიყენება სამრეწველო სექტორებში, როგორიცაა. ქვემოთ მოცემულია ყველაზე გავრცელებული პირობა:

ნებისმიერი SI გაზომვის ერთეულს აქვს მიზანი განსაზღვროს კონკრეტული ტიპის ენერგიის საერთო რაოდენობა, როგორიცაა სითბო ან ელექტროენერგია. გაზომვის დრო და რაოდენობა გავლენას არ ახდენს ამ მნიშვნელობებზე, რის გამოც მათი გამოყენება შესაძლებელია როგორც მოხმარებული, ისე უკვე მოხმარებული ენერგიისთვის. გარდა ამისა, ნებისმიერი გადაცემა და მიღება, ისევე როგორც დანაკარგები, ასევე გამოითვლება ასეთი რაოდენობით.

სად გამოიყენება სითბოს ენერგიის საზომი ერთეულები?

ენერგიის ერთეულები გადაიზარდა სითბოში

საილუსტრაციო მაგალითისთვის ქვემოთ მოცემულია სხვადასხვა პოპულარული SI მაჩვენებლების თერმული ენერგიის შედარება:

1 GJ უდრის 0,24 გკალს, რაც ელექტრო ექვივალენტში უდრის 3400 მილიონ კვტ / სთ საათს. თერმული ენერგიის ექვივალენტში, 1 GJ = 0.44 ტონა ორთქლი;
ამავდროულად, 1 Gcal = 4.1868 GJ = 16,000 მილიონი კვტ საათში = 1,9 ტონა ორთქლი;
1 ტონა ორთქლი უდრის 2.3 გჯ = 0.6 გკალ = 8200 კვტ / სთ.

ამ მაგალითში, მოხსენებული ორთქლის მნიშვნელობა მიიღება როგორც წყლის აორთქლება, როდესაც ის მიაღწევს 100 ° C- ს.

სითბოს რაოდენობის გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი პრინციპი: სითბოს რაოდენობის შესახებ მონაცემების მისაღებად გამოიყენება სითხის გათბობისას, რის შემდეგაც წყლის მასა მრავლდება გამწვანებულ ტემპერატურაზე. თუ SI– ში სითხის მასა იზომება კილოგრამებში, ხოლო ტემპერატურის განსხვავებები ცელსიუს გრადუსშია, მაშინ ასეთი გამოთვლების შედეგი იქნება სითბოს რაოდენობა კილოკალორიებში.

თუ საჭიროა თერმული ენერგიის გადატანა ერთი ფიზიკური სხეულიდან მეორეზე და გსურთ იცოდეთ შესაძლო დანაკარგები, მაშინ ღირს გავამრავლოთ ნივთიერების მიღებული სითბოს მასა ზრდის ტემპერატურაზე და შემდეგ გავარკვიოთ ნივთიერების "სპეციფიკური სითბოს" შედეგად მიღებული ღირებულების პროდუქტი.

« ფიზიკა - კლასი 10 "

რა პროცესებში ხდება მატერიის ერთობლივი გარდაქმნები?
როგორ შეგიძლიათ შეცვალოთ მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა?

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ ნებისმიერი სხეულის შინაგანი ენერგია სამუშაოს შესრულებით, გათბობით ან, პირიქით, გაგრილებით.
ასე რომ, როდესაც ლითონის გაყალბება ხდება, სამუშაო ხდება და ის თბება, ამავე დროს, ლითონის გაცხელება შესაძლებელია ცეცხლის აალებაზე.

ასევე, თუ დააფიქსირებთ დგუშს (სურ. 13.5), მაშინ გაზის მოცულობა არ იცვლება გათბობისას და სამუშაო არ სრულდება. მაგრამ გაზის ტემპერატურა და, შესაბამისად, მისი შიდა ენერგია იზრდება.

შინაგანი ენერგია შეიძლება გაიზარდოს და შემცირდეს, ამიტომ სითბოს რაოდენობა შეიძლება იყოს დადებითი და უარყოფითი.

ენერგიის ერთი სხეულიდან მეორეზე გადაცემის პროცესს სამუშაოს შესრულების გარეშე ეწოდება სითბოს გაცვლა.

სითბოს გაცვლის დროს შინაგანი ენერგიის ცვლილების რაოდენობრივ ზომას ეწოდება სითბოს რაოდენობა.

სითბოს გადაცემის მოლეკულური სურათი.

სხეულებს შორის ინტერფეისის სითბოს გაცვლის დროს ხდება ცივი სხეულის ნელა მოძრავი მოლეკულების ურთიერთქმედება ცხელი სხეულის სწრაფად მოძრავ მოლეკულებთან. შედეგად, მოლეკულების კინეტიკური ენერგიები გაათანაბრდება და ცივი სხეულის მოლეკულების სიჩქარე იზრდება, ხოლო ცხელი სხეულის ენერგია მცირდება.

სითბოს გაცვლის დროს არ ხდება ენერგიის ერთი ფორმადან მეორეზე გარდაქმნა; უფრო გაცხელებული სხეულის შიდა ენერგიის ნაწილი გადადის ნაკლებად გახურებულ სხეულზე.

სითბოს რაოდენობა და სითბოს სიმძლავრე.

თქვენ უკვე იცით, რომ იმისათვის, რომ გავათბოთ m მასის სხეული ტემპერატურიდან t 1 ტემპერატურაზე t 2, აუცილებელია მასში გადაიტანოთ სითბოს რაოდენობა:

Q = სმ (t 2 - t 1) = სმ Δt. (13.5)

როდესაც სხეული გაცივდება, მისი საბოლოო ტემპერატურა t2 გამოდის საწყის ტემპერატურაზე t 1 ნაკლები და სხეულის მიერ გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა უარყოფითია.

C კოეფიციენტს ფორმულაში (13.5) ეწოდება სპეციფიკური სითბონივთიერებები.

სპეციფიკური სითბოარის რიცხობრივად ტოლი სითბოს რაოდენობა, რომელსაც იღებს 1 კგ მასის მქონე ნივთიერება ან გამოსცემს, როდესაც მისი ტემპერატურა იცვლება 1 კ.

გაზების სპეციფიური სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია სითბოს გადაცემის პროცესზე. თუ გაზის გაცხელება მუდმივი წნევის ქვეშ ხდება, ის გაფართოვდება და იმუშავებს. მუდმივი წნევის დროს გაზის გასათბობად 1 ° C, მას სჭირდება მეტი სითბოს გადაცემა, ვიდრე მისი მუდმივი მოცულობის გათბობა, როდესაც გაზი მხოლოდ გაცხელდება.

თხევადი და მყარი ოდნავ გაფართოვდება გაცხელებისას. მათი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე მუდმივ მოცულობასა და მუდმივ წნევაზე ოდნავ განსხვავდება.

აორთქლების სპეციფიური სითბო.

დუღილის დროს სითხის ორთქლად გადაქცევისთვის აუცილებელია მასში გარკვეული რაოდენობის სითბოს გადაცემა. სითხის ტემპერატურა დუღილის დროს არ იცვლება. მუდმივი ტემპერატურაზე სითხის ორთქლად გადაქცევა არ იწვევს მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ზრდას, არამედ თან ახლავს მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის ზრდას. ყოველივე ამის შემდეგ, საშუალო მანძილი გაზის მოლეკულებს შორის გაცილებით მეტია ვიდრე თხევად მოლეკულებს შორის.

სითბოს იმ რაოდენობას, რომელიც რიცხობრივად უდრის სითხის მუდმივ ტემპერატურაზე 1 კგ ორთქლად გადაქცევას, ეწოდება აორთქლების სპეციფიკური სითბო.

სითხის აორთქლების პროცესი ხდება ნებისმიერ ტემპერატურაზე, ხოლო ყველაზე სწრაფი მოლეკულები ტოვებენ სითხეს და ის აცივებს აორთქლების დროს. აორთქლების სპეციფიური სითბო უდრის აორთქლების სპეციფიკურ სითბოს.

ეს მნიშვნელობა აღინიშნება r ასოთი და გამოიხატება ჯოულებში კილოგრამზე (J / კგ).

წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო ძალიან მაღალია: r Н20 = 2.256 10 6 ჯ / კგ 100 ° C ტემპერატურაზე. სხვა სითხეებისთვის, მაგალითად, ალკოჰოლის, ეთერის, ვერცხლისწყლის, ნავთის, აორთქლების სპეციფიური სითბო 3-10-ჯერ ნაკლებია ვიდრე წყალი.

მასის m სითხის ორთქლად გარდაქმნისთვის საჭიროა სითბოს რაოდენობა ტოლი:

Q p = rm. (13.6)

როდესაც ორთქლი კონდენსირდება, იგივე რაოდენობის სითბო გამოიყოფა:

Q to = -rm. (13.7)

შერწყმის სპეციფიური სითბო.

როდესაც კრისტალური სხეული დნება, მას მიწოდებული მთელი სითბო ზრდის მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას. მოლეკულების კინეტიკური ენერგია არ იცვლება, რადგან დნობა ხდება მუდმივ ტემპერატურაზე.

რაოდენობრივად რიცხობრივად ტოლი სითბოს ოდენობა, რომელიც საჭიროა კრისტალური ნივთიერების 1 კგ მასით დნობის წერტილში სითხეში გარდაქმნისათვის ეწოდება შერწყმის სპეციფიკური სითბოდა აღინიშნება ასო ლ.

როდესაც ნივთიერება, რომლის წონაა 1 კგ, კრისტალიზდება, ზუსტად იგივე რაოდენობის სითბო გამოიყოფა, რაც შეიწოვება დნობის დროს.

ყინულის დნობის სპეციფიკური სითბო საკმაოდ მაღალია: 3.34 10 5 J / კგ.

”თუ ყინულს არ გააჩნდა მაღალი დნობის სითბო, მაშინ გაზაფხულზე ყინულის მთლიანი მასა უნდა დნება რამდენიმე წუთში ან წამში, რადგანაც სითბო განუწყვეტლივ გადადის ყინულზე ჰაერიდან. ამის შედეგები იქნება საშინელი; ყოველივე ამის შემდეგ, თუნდაც დღევანდელ ვითარებაში, დიდი წყალდიდობა და წყლის ძლიერი ნაკადი ხდება მაშინ, როდესაც ყინულის ან თოვლის დიდი მასები დნება. ” რ შავი, XVIII ს

M მასის კრისტალური სხეულის დნობისთვის, თქვენ გჭირდებათ სითბოს რაოდენობა ტოლი:

Q pl = λm. (13.8)

სხეულის კრისტალიზაციის დროს გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა უდრის:

Q cr = -λm (13.9)

სითბოს ბალანსის განტოლება.

მოდით განვიხილოთ სითბოს გაცვლა სისტემის შიგნით, რომელიც შედგება რამდენიმე სხეულისგან, თავდაპირველად განსხვავებული ტემპერატურით, მაგალითად, სითბოს გაცვლა წყალში ჭურჭელში და წყალში ჩავარდნილი ცხელი რკინის ბურთი. ენერგიის კონსერვაციის კანონის თანახმად, ერთი სხეულის მიერ გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა რიცხობრივად უდრის მეორის მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობას.

მოცემული რაოდენობის სითბო უარყოფითად ითვლება, მიღებული სითბო დადებითად. ამრიგად, სითბოს მთლიანი რაოდენობა Q1 + Q2 = 0.

თუ იზოლირებულ სისტემაში რამდენიმე სხეულს შორის ხდება სითბოს გაცვლა, მაშინ

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)

განტოლებას (13.10) ეწოდება სითბოს ბალანსის განტოლება.

აქ Q 1 Q 2, Q 3 - სხეულების მიერ მიღებული ან გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა. სითბოს ეს რაოდენობა გამოიხატება ფორმულით (13.5) ან ფორმულებით (13.6) - (13.9), თუკი ნივთიერების სხვადასხვა ფაზური გარდაქმნები (დნობა, კრისტალიზაცია, აორთქლება, კონდენსაცია) ხდება სითბოს გაცვლის პროცესში.