ОРЫНДАҒАН:ТҰРСЫНБАЙ ФАРИЗА ТУКСАИД ЖАСМИН Жылу мөлшері. Жылу сыйымдылығы. Заттың меншікті және молярлық жылусыйымдылығы
1.Мақсаты 2.Жылу мөлшері 3.Жылу сыйысдылық 4.Заттың меншікті жылу сыйымдылығы 5.Калориметр 6.Заттың молярлық жылу сыйымдылығы 7.Қортынды
Жылу мөлшері заттың табиғатына, дененің массасына және оның температурасының өзгерісіне байланыстылығын түсіндіре отырып,жылу сыйымдылықты анықтай отырып және заттың меншікті жылусыйымдылығы мен молярлық жылусыйымдылынымен танысып, физикалық шамаларымен танысу.
Жылу мөлшері - жылу берілу кезінде дененің алатын немесе жоғалтатын энергиясы жылу мөлшері болып табылады. Жылу мөлшері Q әрпімен белгіленеді. Жылу мөлшері ішкі энергия өзгерісінің өлшемі бола тұрып, дененің температурасына байланысты. Қыздыру барысында судың температурасын t 1-ден t 2-ге неғұрлым көбірек өзгерту керек болса, онда оған анағұрлым көп жылу мөлшерін беру қажет. Жылу мөлшері - физикалық шама және ол температураның t 1-ден t 2-ге дейінгі өзгерісіне пропорционал, яғни Q~(t2-t1). Егер дененің температурасы жоғарыласа, онда ол дененің қандай да бір жылу мөлшерін алғанын, егер төмендесе, онда жылу шығарғанын көрсетеді. (1) Белгіленуі: Q Өлшем бірлігі:Дж Формуласы: Q=cm(t2-t1)
Дегенмен дененің қыздыру кезіндегі алған немесе суығанда бөлген жылу мөлшерін есептеу үшін тек қана температураның өзгерісін білу жеткіліксіз. Спирт шамымен сынауықтағы суды қыздыра отырып, біз белгілі уақыт ішінде оны қайнауға дейін жеткізе аламыз, ал су толы шәугімді олай қайната алмаймыз. Оны қандай да бір уақыт аралығында шәугімдегі және сынауықтағы суды қайнатуға қажетті жылу мөлшерінің әртүрлі болатынымен түсіндіріледі. Судың массасы неғұрлым көп болса, оны белгілі бір температуралар айырымына дейін қыздыру үшін соғұрлым көп жылу мөлшері қажет. Суды салқындату барысында да осылай. Демек, денені қыздыруға қажетті немесе оның суығанда бөлетін жылу мөлшері сол дененің массасына пропорционал, яғни Q~m
Жылу мөлшері жылу берілу кезінде дененің алатын немесе шығаратын энергиясы болғандықтан, жылу мөлшерінің өлшем бірлігі ретінде кез келген энергия сияқты 1 джоуль(1 Дж) және 1 килоджоуль(1 кДж) алынады. 1 г суды 1°C-қа қыздыру үшін берілетін жылу мөлшерін калория деп атайды. Оның қысқаша белгіленуі:кал. 1 Дж және 1 кал бірліктерінің арасында мынадай қатынас бар: 1 кал = 4,19Дж = 4,2Дж Сонымен қатар 1 кал-дан 1000 есе көп килокалория(ккал) бірлігін де қолданылады: 1 ккал = 1000кал. 1 ккал = 4200 Дж = 4,2 кДЖ. [
Жылу сыйымдылығы — дене температурасын 1°С-ге немесе 1 калорияға жоғарылату үшін берілетін жылу мөлшері. Яғни, дененің (заттектің) қандай да бір процестегі күйінің мардымсыз шексіз өзгерісі кезінде алатын жөне оларға температураны жоғарылату үшін қажет болатын жылу мөлшері. Массаның жылу сыйымдылығының бірлігі меншікті жьлу сыйымдылығы деп аталады. Жылу сыйымдылығының қысымы тұрақты газдар үшін С және көлемі тұрақты газдар үшін С болып ерекшеленеді. Бірінші жағдайда дененің жьлулық ұлғаюына байланысты (дененің геометриялық өлшемдерінің өзгеруіне) сыртқы күштерге қарсы механикалық жұмыс жасалады, ал екінші жағдайда дененің жылуы кезінде оның геометриялық өлшемдері өзгермейді және энергиясын ұлғайтуға жұмсалады. Қысым тұрақты болған кездегі жылу сыйымдылығы көлемі тұрақты болған кездегі жылу сыйымдылығынан үнемі артық болады.(2) Жылу сыйымдылығының формуласы Жылу сыйымдылығы мына формула арқылы аңықталады: c = Q/mΔt, мұндағы c - заттың меншікті жылу сыйымдылығы, m - заттың массасы, Δt - заттың бастапқы және соңғы температуралар айырымы және Q - жалпы жұмсалған жылу мөлшері.
ЖЫЛУ СЫЙЫМДЫЛЫҚ – денені 1 градусқа (1°С немесе К) қыздыру кезінде оның жұтатын жылуының мөлшері; дәлірек – дене температурасының шексіз аз өзгеруі кезінде дененің жұтатын жылу мөлшерінің осы өзгеріске қаты- насы. Заттар массасы бірлігінің (г, кг) жылу сыйымдылығы м е н ш і к т і жылу сыйымдылық деп, заттардың 1 моліндегі жылу сыйымдылық – молярлық (мольдік) жылу сыйымдылық деп аталған. Жылу сыйымдылықтың бірлігі Дж/(кг·К), Дж/(моль·К), Дж/(м3·К) және жүйеден тыс бірлігі кал/моль·К. Дененің күйі өзгерген кезде оның жұтатын жылу мөлшері тек бастапқы және соңғы күйлеріне ғана тәуелді емес (жеке жағдайда оның температурасына), олардың арасындағы ауысудың жүзеге асырылу тәсіліне де тәуелді. Сәйкес түрде дененің қыздырылу тәсіліне де және оның жылу сыйымдылығына да тәуелді. Егер қыздыру үрдісі кезінде сәйкес түрде дененің көлемі немесе қысымы тұрақты ұсталатын болса, әдетте тұрақты көлем (сv) және тұрақты қысым (ср) жылу сыйымдылықтар өзара ажыратылатын болады. Тұрақты қысым кезінде қыздырылғанда жылудың бір бөлігі дененің ұлғаю жұмысына, ал өзге бір бөлігі – дененің ішкі энергиясын арттыруға жұмсалады, тұрақты көлем кезінде қыздырылғанда жылудың барлығы ішкі энергияны арттыруға шығындалады; осы себепті ср әрқашан сv-ға қарағанда артық болмақ. Газдар үшін (идеал газ болғанша) мольдік жылу сыйымдылықтың айырымы ср – сv = R, мұндағы R – әмбебап газ тұрақтысы, ол 8,314 Дж/(моль·К) немесе 1,986 кал/(моль·К). Сұйықтар мен қатты денелердің ср және сv арасындағы айырымы салыстырмалы түрде аз шама. Температура төмендеген сайын атомдардың тербелісі әлсіреп, дененің жылу сыйымдылығы азаяды. Температура абсолюттік нөлге жақындағанда барлық қатты дененің жылу сыйымдылығы нөлге жуықтайды.
Кейбір заттар тез қызады, ал кейбір заттар баяу қызады. Мысалы кішкентай кесек қорғасынды отқа жақындатсаныз ол тез қызып балқып кетеді, ал шойыннан не мыстан жасалған заттар бұлай тез қызбайды, тез балқып кетпейді. Бұның себебі неде? Бұған себеп заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп аталатын шамада. Заттың бір килограмның температурасын бір градусқа жылыту үшін жұмсалатын жылу мөлшері, осы заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп аталады. Және Дж/кг 0С-мен өлшенеді. Мысалы бір килограмм суды бір градусқа қыздыру үшін 4200 Джоуль жылу жұмсау қажет, яғни судын жылу сыйымдылығы 4200 Дж/кг 0С. Бұл өте үлкен шама! Мысалы алтындікі бар жоғы 130 Дж/кг 0С. Яғни отыз екі еседей аз.(3)
Калориметр(лат. калория- жылы және метр- өлшем) - кез келген физикалық, химиялық немесе биологиялық процесте бөлінетін немесе жұтылған жылу мөлшерін өлшеуге арналған құрылғы. «Калориметр» терминін А.Лавуазье мен П.Лаплас ұсынған. Калориметр қақпақтан, ішкі және сыртқы шыныдан тұрады. Калориметрді жобалауда кіші және үлкен ыдыстар арасында ауа қабатының болуы өте маңызды, ол төмен жылу өткізгіштікке байланысты мазмұны мен сыртқы орта арасында нашар жылу беруді қамтамасыз етеді. Бұл дизайн калориметрді термостың бір түрі ретінде қарастыруға және калориметр ішіндегі жылу алмасу процестеріне сыртқы ортаның әсерінен іс жүзінде құтылуға мүмкіндік береді. Калориметр денелердің меншікті жылу сыйымдылықтарын және басқа да жылу параметрлерін кестеде көрсетілгеннен дәлірек өлшеуге арналған. .Айта кету керек, біз жиі қолданатын жылу мөлшері сияқты ұғымды дененің ішкі энергиясымен шатастырмау керек. Жылу мөлшері оның меншікті мәнін емес, ішкі энергияның өзгеруін дәл анықтайды.
Жылу сыйымдылық кестесі Кейбір заттардың жылу сыйымдылық мөлшері мына кестеде келтірілген:
Молярлық жылу сыйымдылығы - 1 моль заттардың температурасын көтеру үшін қажетті жылу энергиясының мөлшері. SI қондырғыларында молярлық жылу сыйымдылығы (символы: c n ) - 1 килограмм 1 Кельвинді көтеру үшін қажетті джулдағы жылу мөлшері. c n = Q / ΔT мұндағы Q - жылу және ΔT - температураның өзгеруі. Көптеген мақсаттар үшін жылу қуаты жеке меншік ретінде сипатталады, бұл белгілі бір заттың сипаттамасы. Жылу қуаты калориметр көмегімен өлшенеді. Бомбаның калориметрі тұрақты көлемде есептеулер үшін қолданылады. Кофе кесе калориметрлері тұрақты қысымды жылу қуатын табу үшін қолайлы.
Молярлық жылу сыйымдылығы бірлігі Молярлық жылу қуаты J / K / mol немесе J / mol · K бірліктерінде көрсетіледі, онда J - joules, K - Kelvin, ал m - мол саны. Мәні ешқандай фазалық өзгерістердің орын алмауын болжайды. Әдетте кг / мольдердің бірлігінде орналасқан молярлы массаға арналған мәннен бастаңыз. Кішігірім жылу бірлігі - кальций (Cal) немесе кальций кальций (cal). Сондай-ақ Rankine немесе Fahrenheit градустарында температураны пайдалану арқылы фунт массасы бойынша жылу қуатын білдіруге болады. Арнайы жылу сыйымдылығымен молярлық жылу сыйымдылығы Мольдік жылу сыйымдылығы бір молекуланың жылу қуатын көрсетеді, ал тиісті терминдік жылу сыйымдылығы бірлік массасы бойынша жылу қуаты болып табылады. Арнайы жылу сыйымдылығы белгілі жылу ретінде белгілі . Кейде инженерлік есептеулер массаға негізделген нақты жылуды емес, көлемді жылу қуатын қолданады.
Тақырыпты қортындылайтын болсам, жылу мөлшері мен жылу сыйымдылығы заттың температурасы мен массасына тікелей тәуелді екенін түсінеміз. Сонымен қатар меншікті жылу сыйымдылықтың мәніне аса назар аударғанымыз жөн себебі: әр заттың қзіне тән жеке жылу сыйымдылығы болады. Сұйықтар газдар және қатты денердің жылу сыйымдылығын кесте арқылы білуге болады.
1. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына арналған оқулық.Б.М.Дүйсембаев,Г.З.Байжасарова,А.А.Медетбекова 2.https://kk.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D1%8B%D0%BB%D1%83_%D1%81%D1%8B%D0%B9%D1%8B%D0%BC%D0% B4%D1%8B%D0%BB%D1%8B%D2%93%D1%8B 3,Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. Су шарушылығы. – Алматы, «Мектеп» баспасы, 2002 жыл. 4.https://kk.eferrit.com/%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BB%D1%8B%D2%9B- %D0%B6%D1%8B%D0%BB%D1%83- %D1%81%D1%8B%D0%B9%D1%8B%D0%BC%D0%B4%D1%8B%D0%BB%D1%8B%D2%93%D1%8B%D0%BD- %D0%B0%D0%BD%D1%8B%D2%9B%D1%82%D0%B0%D1%83/ 5.Орысша-қазақша түсіндірме сөздік: Физика / Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д,, профессор Е. Арын – Павлодар: С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006. ISBN 9965-808-88-0 6. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына арналған оқулық.Б.М.Дүйсембаев,Г.З.Байжасарова,А.А.Медетбекова
Алмты,2023-2024ж