ახლა წარმოგიდგენთ ძალიან მნიშვნელოვან თერმოდინამიკურ მახასიათებელს ე.წ სითბოს ტევადობა სისტემები(ტრადიციულად აღინიშნება ასოებით FROMსხვადასხვა ინდექსებით).

თბოტევადობა - ღირებულება დანამატი, ეს დამოკიდებულია სისტემაში არსებული ნივთიერების რაოდენობაზე. ამიტომ, ჩვენც წარმოგიდგენთ სპეციფიკური სითბო

სპეციფიკური სითბოარის სითბოს სიმძლავრე ნივთიერების მასის ერთეულზე

და მოლური სითბოს ტევადობა

მოლური სითბოს მოცულობაარის ნივთიერების ერთი მოლის სითბოს მოცულობა

ვინაიდან სითბოს რაოდენობა არ არის სახელმწიფო ფუნქცია და დამოკიდებულია პროცესზე, სითბოს სიმძლავრე ასევე დამოკიდებული იქნება სისტემისთვის სითბოს მიწოდების გზაზე. ამის გასაგებად, გავიხსენოთ თერმოდინამიკის პირველი კანონი. თანასწორობის გაყოფა ( 2.4) აბსოლუტური ტემპერატურის ელემენტარულ ზრდაზე dT,მივიღებთ ურთიერთობას

მეორე ტერმინი, როგორც ვნახეთ, დამოკიდებულია პროცესის ტიპზე. ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ არაიდეალური სისტემის ზოგად შემთხვევაში, რომლის ნაწილაკების (მოლეკულები, ატომები, იონები და ა.შ.) ურთიერთქმედება არ შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი (იხილეთ, მაგალითად, § 2.5 ქვემოთ, რომელშიც განხილულია ვან დერ ვაალსის გაზი). , შიდა ენერგია დამოკიდებულია არა მხოლოდ ტემპერატურაზე, არამედ სისტემის მოცულობაზეც. ეს აიხსნება იმით, რომ ურთიერთქმედების ენერგია დამოკიდებულია ურთიერთმოქმედ ნაწილაკებს შორის მანძილზე. როდესაც სისტემის მოცულობა იცვლება, იცვლება ნაწილაკების კონცენტრაცია, შესაბამისად, იცვლება მათ შორის საშუალო მანძილი და, შედეგად, იცვლება ურთიერთქმედების ენერგია და სისტემის მთელი შიდა ენერგია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არაიდეალური სისტემის ზოგად შემთხვევაში

ამიტომ, ზოგად შემთხვევაში, პირველი წევრი არ შეიძლება დაიწეროს მთლიან წარმოებულად, მთლიანი წარმოებული უნდა შეიცვალოს ნაწილობრივი წარმოებულით იმ მუდმივი მნიშვნელობის დამატებითი მითითებით, რომლითაც იგი გამოითვლება. მაგალითად, იზოქორული პროცესისთვის:

.

ან იზობარული პროცესისთვის

ამ გამოსახულებაში შემავალი ნაწილობრივი წარმოებული გამოითვლება სისტემის მდგომარეობის განტოლების გამოყენებით, დაწერილი როგორც . მაგალითად, იდეალური გაზის კონკრეტულ შემთხვევაში

ეს წარმოებული არის

.

ჩვენ განვიხილავთ ორ განსაკუთრებულ შემთხვევას, რომლებიც შეესაბამება სითბოს მიწოდების პროცესს:

• მუდმივი მოცულობა;
• სისტემაში მუდმივი წნევა.

პირველ შემთხვევაში, მუშაობა dА = 0და ვიღებთ სითბოს სიმძლავრეს CVიდეალური გაზი მუდმივი მოცულობით:

ზემოთ გაკეთებული დათქმის გათვალისწინებით, არაიდეალური სისტემური კავშირისთვის (2.19) უნდა დაიწეროს შემდეგი ზოგადი ფორმით

ჩანაცვლება 2.7და ზე, ჩვენ მაშინვე ვიღებთ:

.

იდეალური აირის სითბოს სიმძლავრის გამოსათვლელად ერთად პმუდმივი წნევით ( dp=0) გავითვალისწინებთ, რომ განტოლებიდან ( 2.8) მიჰყვება გამოთქმას ელემენტარული სამუშაოსთვის ტემპერატურის უსასრულოდ მცირე ცვლილებით

ბოლოს ვიღებთ

თუ გავყოფთ ამ განტოლებას სისტემაში არსებული ნივთიერების მოლების რაოდენობაზე, მივიღებთ მსგავს ურთიერთობას მოლური სითბოს სიმძლავრეებისთვის მუდმივი მოცულობისა და წნევის დროს, ე.წ. მაიერის თანაფარდობა

ცნობისთვის, ჩვენ ვაძლევთ ზოგად ფორმულას - თვითნებური სისტემისთვის - აკავშირებს იზოქორული და იზობარული სითბოს სიმძლავრეებს:

გამონათქვამები (2.20) და (2.21) მიიღება ამ ფორმულიდან მასში იდეალური გაზის შიდა ენერგიის გამოხატვის ჩანაცვლებით. და მისი მდგომარეობის განტოლების გამოყენებით (იხ. ზემოთ):

.

მატერიის მოცემული მასის თბოტევადობა მუდმივ წნევაზე მეტია, ვიდრე სითბოს სიმძლავრე მუდმივი მოცულობისას, ვინაიდან შეყვანის ენერგიის ნაწილი იხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე და იმავე გათბობისთვის საჭიროა მეტი სითბო. გაითვალისწინეთ, რომ (2.21)-დან მოყვება აირის მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა:

ამრიგად, სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია არა მხოლოდ ნივთიერების ტიპზე, არამედ იმ პირობებზე, რომლებშიც ხდება ტემპერატურის ცვლილების პროცესი.

როგორც ვხედავთ, იდეალური გაზის იზოქორული და იზობარული სითბური სიმძლავრეები არ არის დამოკიდებული აირის ტემპერატურაზე; რეალური ნივთიერებებისთვის ეს სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია, ზოგადად, თვით ტემპერატურაზეც. თ.

იდეალური აირის იზოქორული და იზობარული სითბური სიმძლავრეები ასევე შეიძლება მივიღოთ უშუალოდ ზოგადი განმარტებიდან, თუ გამოვიყენებთ ზემოთ მიღებულ ფორმულებს ( 2.7) და (2.10 ) ამ პროცესებში იდეალური აირის მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობაზე.

იზოქორული პროცესისთვის გამოთქმა CVგამომდინარეობს ( 2.7):

იზობარული პროცესისთვის, გამოთქმა for C გვგამომდინარეობს (2.10):

ამისთვის მოლური სითბოს შესაძლებლობებიაქედან გამომდინარე, მიიღება შემდეგი გამონათქვამები

სითბოს სიმძლავრის თანაფარდობა უდრის ადიაბატურ ინდექსს:

თერმოდინამიკურ დონეზე შეუძლებელია რიცხვითი მნიშვნელობის პროგნოზირება გ; ჩვენ ეს მოვახერხეთ მხოლოდ სისტემის მიკროსკოპული თვისებების გათვალისწინებისას (იხ. გამოხატულება (1.19), ასევე ( 1.28) აირების ნარევისთვის). (1.19) და (2.24) ფორმულებიდან გამომდინარეობს თეორიული პროგნოზები გაზების მოლური სითბური შესაძლებლობებისა და ადიაბატური მაჩვენებლის შესახებ.

მონოტომიური აირები (მე = 3):

დიატომიური აირები (მე = 5):

პოლიატომიური აირები (მე = 6):

სხვადასხვა ნივთიერებების ექსპერიმენტული მონაცემები ნაჩვენებია ცხრილში 1.

ცხრილი 1

ნივთიერება			გ

ჩანს, რომ იდეალური აირების მარტივი მოდელი ზოგადად საკმაოდ კარგად აღწერს რეალური აირების თვისებებს. გაითვალისწინეთ, რომ შეთანხმება მიღებულ იქნა გაზის მოლეკულების თავისუფლების ვიბრაციული ხარისხების გათვალისწინების გარეშე.

ჩვენ ასევე მივეცით ზოგიერთი ლითონის მოლური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობები ოთახის ტემპერატურაზე. თუ წარმოვიდგენთ ლითონის კრისტალურ გისოსს, როგორც მყარი ბურთების მოწესრიგებულ ერთობლიობას, რომლებიც დაკავშირებულია ზამბარებით მეზობელ ბურთებთან, მაშინ თითოეულ ნაწილაკს შეუძლია მხოლოდ სამი მიმართულებით რხევა. ვითვლი = 3) და თავისუფლების ყოველი ასეთი ხარისხი დაკავშირებულია კინეტიკასთან k V T/2და იგივე პოტენციური ენერგია. მაშასადამე, ბროლის ნაწილაკს აქვს შიდა (ოსცილატორული) ენერგია კ ვ ტ.ავოგადროს რიცხვზე გამრავლებით მივიღებთ ერთი მოლის შინაგან ენერგიას

საიდან მოდის მოლური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობა

(მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების მცირე კოეფიციენტის გამო, ისინი არ გამოირჩევიან ერთად გვდა CV). მყარი ნივთიერებების მოლური სითბოს სიმძლავრის ზემოაღნიშნული კავშირი ეწოდება დულონგისა და პეტიტის კანონი,და ცხრილი გვიჩვენებს გამოთვლილი მნიშვნელობის კარგ შესაბამისობას

ექსპერიმენტით.

ზემოთ მოყვანილ კოეფიციენტებსა და ექსპერიმენტულ მონაცემებს შორის კარგ შეთანხმებაზე საუბრისას, უნდა აღინიშნოს, რომ ის შეინიშნება მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურულ დიაპაზონში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სისტემის სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ხოლო ფორმულებს (2.24) აქვს შეზღუდული მოცულობა. განვიხილოთ პირველი ნახ. 2.10, რომელიც აჩვენებს სითბოს სიმძლავრის ექსპერიმენტულ დამოკიდებულებას ტელევიზორთან ერთადწყალბადის გაზი აბსოლუტური ტემპერატურისგან თ.

ბრინჯი. 2.10. აირისებრი წყალბადის Н2 მოლური სითბოს სიმძლავრე მუდმივ მოცულობით ტემპერატურის ფუნქციით (ექსპერიმენტული მონაცემები)

ქვემოთ, მოკლედ, ვსაუბრობთ მოლეკულებში თავისუფლების გარკვეული ხარისხის არარსებობაზე გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში. კიდევ ერთხელ ვიხსენებთ, რომ რეალურად ვსაუბრობთ შემდეგზე. კვანტური მიზეზების გამო, ცალკეული ტიპის მოძრაობის გაზის შიდა ენერგიაში შედარებითი წვლილი ნამდვილად დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და გარკვეულ ტემპერატურულ ინტერვალებში შეიძლება იყოს იმდენად მცირე, რომ ექსპერიმენტში - ყოველთვის შესრულებული სასრული სიზუსტით - ეს არ არის შესამჩნევი. ექსპერიმენტის შედეგი ისე გამოიყურება, თითქოს ამ ტიპის მოძრაობა არ არსებობს და არ არსებობს თავისუფლების შესაბამისი ხარისხი. თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა და ბუნება განისაზღვრება მოლეკულის სტრუქტურით და ჩვენი სივრცის სამგანზომილებიანობით - ისინი არ შეიძლება იყოს დამოკიდებული ტემპერატურაზე.

შინაგან ენერგიაში წვლილი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და შეიძლება იყოს მცირე.

დაბალ ტემპერატურაზე 100 კსითბოს ტევადობა

რაც მიუთითებს მოლეკულაში თავისუფლების როგორც ბრუნვის, ისე ვიბრაციული ხარისხის არარსებობაზე. გარდა ამისა, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, სითბოს სიმძლავრე სწრაფად იზრდება კლასიკურ მნიშვნელობამდე

დამახასიათებელია ხისტი ბმის მქონე დიატომური მოლეკულისთვის, რომელშიც არ არის თავისუფლების ვიბრაციული ხარისხი. მაღალ ტემპერატურაზე 2000 კსითბოს სიმძლავრე აღმოაჩენს ახალ ნახტომს მნიშვნელობაზე

ეს შედეგი ასევე მიუთითებს თავისუფლების ვიბრაციული ხარისხების გამოჩენაზე. მაგრამ ეს ყველაფერი მაინც აუხსნელად გამოიყურება. რატომ არ შეუძლია მოლეკულას ბრუნვა დაბალ ტემპერატურაზე? და რატომ ხდება ვიბრაცია მოლეკულაში მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე? წინა თავში განხილული იყო ამ ქცევის კვანტური მიზეზების მოკლე თვისობრივი განხილვა. ახლა კი შეგვიძლია მხოლოდ გავიმეოროთ, რომ მთელი საქმე ეხება კონკრეტულად კვანტურ ფენომენებს, რომელთა ახსნა შეუძლებელია კლასიკური ფიზიკის თვალსაზრისით. ეს ფენომენები დეტალურად არის განხილული კურსის შემდგომ თავებში.

დამატებითი ინფორმაცია

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Yavorsky B.M., Detlaf A.A. ფიზიკის სახელმძღვანელო, მეცნიერება, 1977 - გვ. 236 - მოლეკულების თავისუფლების ვიბრაციული და ბრუნვის ხარისხების დამახასიათებელი "ჩართვა" ტემპერატურების ცხრილი ზოგიერთი სპეციფიკური გაზისთვის;

ახლა მივმართოთ ლეღვს. 2.11, რომელიც წარმოადგენს სამი ქიმიური ელემენტის (კრისტალების) მოლური სითბოს შესაძლებლობების ტემპერატურაზე დამოკიდებულებას. მაღალ ტემპერატურაზე სამივე მრუდი ერთნაირი მნიშვნელობისკენაა მიდრეკილი

დულონგისა და პეტიტის კანონების შესაბამისი. ტყვიას (Pb) და რკინას (Fe) პრაქტიკულად აქვთ ასეთი შემზღუდველი სითბოს მოცულობა უკვე ოთახის ტემპერატურაზე.

ბრინჯი. 2.11. სამი ქიმიური ელემენტის - ტყვიის, რკინის და ნახშირბადის (ბრილიანტის) კრისტალების მოლური სითბოს სიმძლავრის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე

ალმასისთვის (C), ეს ტემპერატურა ჯერ კიდევ არ არის საკმარისად მაღალი. და დაბალ ტემპერატურაზე სამივე მრუდი აჩვენებს მნიშვნელოვან გადახრას დულონგისა და პეტიტის კანონებიდან. ეს არის მატერიის კვანტური თვისებების კიდევ ერთი გამოვლინება. კლასიკური ფიზიკა უძლურია ახსნას დაბალ ტემპერატურაზე დაფიქსირებული მრავალი კანონზომიერება.

დამატებითი ინფორმაცია

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - J. de Boer შესავალი მოლეკულურ ფიზიკაში და თერმოდინამიკაში, ედ. IL, 1962 - გვ. 106–107, ნაწილი I, § 12 - ელექტრონების წვლილი ლითონების სითბურ სიმძლავრეში აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - პერელმან ია.ი. ფიზიკა იცი? ბიბლიოთეკა „კვანტი“, ნომერი 82, მეცნიერება, 1992 წ. გვერდი 132, კითხვა 137: რომელ სხეულებს აქვთ ყველაზე მაღალი სითბოს ტევადობა (იხ. პასუხი გვ. 151);

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - პერელმან ია.ი. ფიზიკა იცი? ბიბლიოთეკა „კვანტი“, ნომერი 82, მეცნიერება, 1992 წ. გვერდი 132, კითხვა 135: წყლის გაცხელების შესახებ სამ მდგომარეობაში - მყარი, თხევადი და ორთქლი (პასუხი იხ. გვ. 151);

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - ფიზიკური ენციკლოპედია. კალორიმეტრია. აღწერილია სითბოს სიმძლავრის გაზომვის მეთოდები.

შინაგანი ენერგიის ცვლილება სამუშაოს კეთებით ხასიათდება სამუშაოს მოცულობით, ე.ი. სამუშაო არის მოცემულ პროცესში შიდა ენერგიის ცვლილების საზომი. სითბოს გადაცემის დროს სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილება ხასიათდება სიდიდით, რომელსაც სითბოს რაოდენობა ეწოდება.

არის სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილება სამუშაოს შესრულების გარეშე სითბოს გადაცემის პროცესში. სითბოს რაოდენობა აღინიშნება ასოებით ქ .

სამუშაო, შიდა ენერგია და სითბოს რაოდენობა იზომება იმავე ერთეულებში - ჯოულებში ( ჯ), ისევე როგორც ენერგიის ნებისმიერი სხვა ფორმა.

თერმული გაზომვებში ენერგიის სპეციალური ერთეული, კალორია ( განავალი), ტოლია სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 1 გრამი წყლის ტემპერატურის 1 გრადუსით ამაღლებისთვის (უფრო ზუსტად, 19,5-დან 20,5 ° C-მდე). ეს ერთეული, კერძოდ, ამჟამად გამოიყენება ბინის შენობებში სითბოს (თერმული ენერგიის) მოხმარების გაანგარიშებისას. ემპირიულად დადგენილია სითბოს მექანიკური ეკვივალენტი - თანაფარდობა კალორიებსა და ჯოულებს შორის: 1 კალ = 4,2 ჯ.

როდესაც სხეული გადასცემს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას სამუშაოს შესრულების გარეშე, მისი შინაგანი ენერგია იზრდება, თუ სხეული გამოსცემს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას, მაშინ მისი შინაგანი ენერგია მცირდება.

თუ ორ იდენტურ ჭურჭელში ჩაასხით 100გრ წყალს, ხოლო იმავე ტემპერატურაზე მეორეში 400გრ და დაასხით იმავე სანთურებზე, მაშინ პირველ ჭურჭელში წყალი უფრო ადრე ადუღდება. ამრიგად, რაც უფრო დიდია სხეულის მასა, მით მეტი სითბო სჭირდება მას გასათბობად. იგივე ეხება გაგრილებას.

სხეულის გასათბობად საჭირო სითბოს რაოდენობა ასევე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სახის ნივთიერებაა შექმნილი ეს სხეული. სხეულის გასათბობად საჭირო სითბოს ოდენობის ეს დამოკიდებულება ნივთიერების ტიპზე ხასიათდება ფიზიკური სიდიდით ე.წ. სპეციფიკური სითბოს მოცულობა ნივთიერებები.

- ეს არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც უდრის სითბოს რაოდენობას, რომელიც უნდა ეცნობოს ნივთიერების 1 კგ-ს, რომ გააცხელოს იგი 1 ° C-ით (ან 1 K). იგივე რაოდენობის სითბოს გამოყოფს 1 კგ ნივთიერება, როდესაც გაცივდება 1 °C-ით.

სპეციფიკური სითბოს მოცულობა აღინიშნება ასოებით თან. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის ერთეული არის 1 ჯ/კგ °Cან 1 ჯ/კგ °K.

ნივთიერებების სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად. სითხეებს აქვთ უფრო მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა, ვიდრე ლითონები; წყალს აქვს ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა, ოქროს აქვს ძალიან მცირე სპეციფიკური სითბოს ტევადობა.

ვინაიდან სითბოს რაოდენობა უდრის სხეულის შინაგანი ენერგიის ცვლილებას, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე გვიჩვენებს რამდენად იცვლება შინაგანი ენერგია. 1 კგნივთიერება, როდესაც მისი ტემპერატურა იცვლება 1 °C. კერძოდ, 1 კგ ტყვიის შიდა ენერგია 1 °C-ით გაცხელებისას იზრდება 140 ჯ-ით, ხოლო გაციებისას მცირდება 140 ჯ-ით.

ქსაჭიროა სხეულის მასის გასათბობად მტემპერატურა t 1 °Сტემპერატურამდე t 2 °С, უდრის ნივთიერების სპეციფიკური თბოტევადობის ნამრავლს, სხეულის მასას და საბოლოო და საწყის ტემპერატურას შორის სხვაობას, ე.ი.

Q \u003d c ∙ m (t 2 - t 1)

ამავე ფორმულის მიხედვით, გამოითვლება სითბოს რაოდენობაც, რომელსაც სხეული გაცივებისას გამოსცემს. მხოლოდ ამ შემთხვევაში უნდა გამოკლდეს საბოლოო ტემპერატურა საწყის ტემპერატურას, ე.ი. გამოვაკლოთ პატარა ტემპერატურა უფრო დიდ ტემპერატურას.

ეს არის მოკლე შინაარსი თემაზე. „სითბოს რაოდენობა. სპეციფიკური სითბო". აირჩიეთ შემდეგი ნაბიჯები:

• გადადით შემდეგ აბსტრაქტზე:

დღევანდელ გაკვეთილზე შემოგთავაზებთ ისეთ ფიზიკურ კონცეფციას, როგორიც არის ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს მოცულობა. ჩვენ ვიგებთ, რომ ეს ნივთიერების ქიმიურ თვისებებზეა დამოკიდებული და მისი ღირებულება, რომელიც ცხრილებში ჩანს, განსხვავებულია სხვადასხვა ნივთიერებისთვის. შემდეგ ჩვენ გავარკვევთ გაზომვის ერთეულებს და სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის პოვნის ფორმულას, ასევე ვისწავლით როგორ გავაანალიზოთ ნივთიერებების თერმული თვისებები მათი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობით.

კალორიმეტრი(ლათ. კალორიებს- თბილი და მეტორი- საზომი) - მოწყობილობა ნებისმიერ ფიზიკურ, ქიმიურ ან ბიოლოგიურ პროცესში გამოთავისუფლებული ან შთანთქმული სითბოს რაოდენობის გასაზომად. ტერმინი „კალორიმეტრი“ შემოგვთავაზეს ა. ლავუაზიემ და პ. ლაპლასმა.

კალორიმეტრი შედგება საფარის, შიდა და გარე შუშისგან. კალორიმეტრის დიზაინში ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ პატარა და დიდ გემებს შორის იყოს ჰაერის ფენა, რომელიც დაბალი თბოგამტარობის გამო უზრუნველყოფს ცუდ სითბოს გადაცემას შიგთავსსა და გარე გარემოს შორის. ეს დიზაინი შესაძლებელს ხდის განიხილოს კალორიმეტრი, როგორც ერთგვარი თერმოსი და პრაქტიკულად თავიდან აიცილოს გარე გარემოს გავლენა კალორიმეტრის შიგნით სითბოს გადაცემის პროცესების მიმდინარეობაზე.

კალორიმეტრი განკუთვნილია სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის და სხეულების სხვა თერმული პარამეტრების უფრო ზუსტი გაზომვისთვის, ვიდრე ეს მოცემულია ცხრილში.

კომენტარი.მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა სითბოს რაოდენობა, რომელსაც ძალიან ხშირად ვიყენებთ, არ უნდა აგვერიოს სხეულის შინაგან ენერგიასთან. სითბოს რაოდენობა ზუსტად განსაზღვრავს შიდა ენერგიის ცვლილებას და არა მის სპეციფიკურ მნიშვნელობას.

გაითვალისწინეთ, რომ სხვადასხვა ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს მოცულობა განსხვავებულია, რაც ჩანს ცხრილიდან (ნახ. 3). მაგალითად, ოქროს აქვს სპეციფიკური სითბოს მოცულობა. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ამ სპეციფიური სითბოს სიმძლავრის ფიზიკური მნიშვნელობა ნიშნავს, რომ 1 კგ ოქრო 1 °C-ით გასათბობად მას სჭირდება 130 J სითბოს მიწოდება (ნახ. 5).

ბრინჯი. 5. ოქროს სპეციფიკური თბოტევადობა

შემდეგ გაკვეთილზე განვიხილავთ, თუ როგორ გამოვთვალოთ სითბოს რაოდენობა.

სიალიტერატურა

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / რედ. ორლოვა V.A., Roizena I.I. ფიზიკა 8. - მ.: მნემოსინე.
2. პერიშკინი A.V. ფიზიკა 8. - M.: Bustard, 2010 წ.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. ფიზიკა 8. - მ.: განმანათლებლობა.

1. ინტერნეტ პორტალი "vactekh-holod.ru" ()

Საშინაო დავალება

როგორ ფიქრობთ, რა თბება უფრო სწრაფად გაზქურაზე: ლიტრი წყალი ქვაბში თუ თავად ქვაბი, რომლის წონაა 1 კილოგრამი? სხეულების მასა იგივეა, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ გათბობა მოხდება იმავე სიჩქარით.

მაგრამ ის იქ არ იყო! შეგიძლიათ გააკეთოთ ექსპერიმენტი - ცარიელი ქვაბი რამდენიმე წამით დადგით ცეცხლზე, უბრალოდ არ დაწვათ და დაიმახსოვრეთ რა ტემპერატურამდე გახურდა. და შემდეგ დაასხით წყალი ზუსტად იმავე წონის ტაფაში, როგორც ტაფის წონა. თეორიულად წყალი ორჯერ უნდა გაცხელდეს იმავე ტემპერატურამდე, როგორც ცარიელი ტაფა, რადგან ამ შემთხვევაში ორივე თბება - წყალიც და ტაფაც.

თუმცა, თუნდაც სამჯერ მეტხანს დაელოდოთ, დარწმუნდით, რომ წყალი მაინც ნაკლებად გაცხელდება. თითქმის ათჯერ მეტი დრო სჭირდება წყლის გაცხელებას იმავე წონით ქოთნის ტემპერატურამდე. Რატომ ხდება ეს? რა უშლის ხელს წყლის გაცხელებას? რატომ უნდა დავხარჯოთ ზედმეტი გაზი წყლის გასათბობად საჭმლის მომზადებისას? იმის გამო, რომ არსებობს ფიზიკური სიდიდე, რომელსაც ეწოდება ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს მოცულობა.

ნივთიერების სპეციფიკური თბოტევადობა

ეს მნიშვნელობა გვიჩვენებს, რამდენი სითბო უნდა გადაეცეს სხეულს, რომლის მასა კილოგრამია, რომ მისი ტემპერატურა ერთი გრადუსით გაიზარდოს. იგი იზომება J / (კგ * ˚С). ეს მნიშვნელობა არსებობს არა ახირებულად, არამედ სხვადასხვა ნივთიერების თვისებების განსხვავების გამო.

წყლის სპეციფიკური სიცხე დაახლოებით ათჯერ აღემატება რკინის სპეციფიკურ სითბოს, ამიტომ ქოთანი ათჯერ უფრო სწრაფად გაცხელდება, ვიდრე მასში არსებული წყალი. საინტერესოა, რომ ყინულის სპეციფიკური სითბოს მოცულობა წყლის ნახევარია. ამიტომ, ყინული გაცხელდება ორჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე წყალი. ყინულის დნობა უფრო ადვილია, ვიდრე წყლის გათბობა. რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს, ეს ფაქტია.

სითბოს რაოდენობის გაანგარიშება

სპეციფიკური სითბოს მოცულობა აღინიშნება ასოებით გდა გამოიყენება სითბოს რაოდენობის გამოსათვლელ ფორმულაში:

Q = c*m*(t2 - t1),

სადაც Q არის სითბოს რაოდენობა,
გ - სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე,
მ - სხეულის წონა,
t2 და t1, შესაბამისად, სხეულის საბოლოო და საწყისი ტემპერატურაა.

სპეციფიკური სითბოს ფორმულა: c = Q / m*(t2 - t1)

თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოხატოთ ამ ფორმულიდან:

• m = Q / c * (t2-t1) - სხეულის წონა
• t1 = t2 - (Q / c*m) - სხეულის საწყისი ტემპერატურა
• t2 = t1 + (Q / c*m) - სხეულის საბოლოო ტემპერატურა
• Δt = t2 - t1 = (Q / c*m) - ტემპერატურის სხვაობა (დელტა t)

რაც შეეხება გაზების სპეციფიკურ სითბოს სიმძლავრეს?აქ ყველაფერი უფრო გაუგებარია. მყარი და სითხეების შემთხვევაში, სიტუაცია გაცილებით მარტივია. მათი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე არის მუდმივი, ცნობილი, ადვილად გამოთვლილი მნიშვნელობა. რაც შეეხება გაზების სპეციფიკურ სითბოს სიმძლავრეს, ეს მნიშვნელობა ძალიან განსხვავებულია სხვადასხვა სიტუაციებში. ავიღოთ მაგალითად ჰაერი. ჰაერის სპეციფიკური თბოტევადობა დამოკიდებულია შემადგენლობაზე, ტენიანობაზე და ატმოსფერულ წნევაზე.

ამავდროულად, ტემპერატურის მატებასთან ერთად გაზი იმატებს მოცულობაში და უნდა შემოვიტანოთ კიდევ ერთი მნიშვნელობა - მუდმივი ან ცვლადი მოცულობა, რომელიც ასევე იმოქმედებს თბოტევადობაზე. ამიტომ, ჰაერისა და სხვა აირების სითბოს რაოდენობის გაანგარიშებისას, გამოიყენება აირების სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობების სპეციალური გრაფიკები, რაც დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორებსა და პირობებზე.

სპეციფიკური თბოტევადობა ნივთიერების მახასიათებელია. ანუ განსხვავებულია სხვადასხვა ნივთიერებისთვის. გარდა ამისა, ერთსა და იმავე ნივთიერებას, მაგრამ აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში, აქვს განსხვავებული სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე. ამრიგად, სწორია საუბარი ნივთიერების სპეციფიკურ სითბოზე (წყლის სპეციფიკური სითბო, ოქროს სპეციფიკური სითბო, ხის სპეციფიკური სითბო და ა.შ.).

კონკრეტული ნივთიერების სპეციფიკური თბოტევადობა გვიჩვენებს, თუ რამდენი სითბო (Q) უნდა გადავიდეს მას, რომ ამ ნივთიერების 1 კილოგრამი 1 გრადუსი ცელსიუსით გაცხელდეს. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე აღინიშნება ლათინური ასოებით c. ანუ c = Q/mt. თუ გავითვალისწინებთ, რომ t და m უდრის ერთს (1 კგ და 1 °C), მაშინ სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე რიცხობრივად უდრის სითბოს რაოდენობას.

თუმცა, სითბოს და სპეციფიკურ სითბოს განსხვავებული ერთეული აქვთ. სითბო (Q) C სისტემაში იზომება ჯოულებში (J). და სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე არის ჯოულებში, გაყოფილი კილოგრამზე გამრავლებული გრადუსით ცელსიუსზე: J / (kg ° C).

თუ ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრეა, მაგალითად, 390 ჯ / (კგ ° C), მაშინ ეს ნიშნავს, რომ თუ ამ ნივთიერების 1 კგ თბება 1 ° C-ით, მაშინ ის შთანთქავს 390 ჯ სითბოს. ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იმისათვის, რომ ამ ნივთიერების 1 კგ 1 ° C-ით გაცხელდეს, მასში 390 ჯ სითბო უნდა გადავიდეს. ან, თუ ამ ნივთიერების 1 კგ გაცივდა 1 ° C-ით, მაშინ ის გამოყოფს 390 J სითბოს.

თუმცა, თუ არა 1, არამედ 2 კგ ნივთიერება თბება 1 ° C-ით, მაშინ მასზე ორჯერ მეტი სითბო უნდა გადავიდეს. ასე რომ, ზემოთ მოყვანილი მაგალითისთვის უკვე იქნება 780 ჯ. იგივე მოხდება, თუ 1 კგ ნივთიერება გაცხელდება 2°C-ით.

ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს მოცულობა არ არის დამოკიდებული მის საწყის ტემპერატურაზე. ანუ, თუ, მაგალითად, თხევად წყალს აქვს სითბოს სპეციფიკური სიმძლავრე 4200 ჯ / (კგ ° C), მაშინ მინიმუმ ოცდაათი ან ოთხმოცდაათი გრადუსიანი წყლის გაცხელება 1 ° C-ით თანაბრად მოითხოვს 4200 ჯ სითბოს 1-ზე. კგ.

მაგრამ ყინულს აქვს სპეციფიკური სითბოს მოცულობა, რომელიც განსხვავდება თხევადი წყლისგან, თითქმის ორჯერ ნაკლები. თუმცა, 1 °C-ით გასათბობად საჭიროა იგივე რაოდენობის სითბო 1 კგ-ზე, მიუხედავად მისი საწყისი ტემპერატურისა.

სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე ასევე არ არის დამოკიდებული სხეულის ფორმაზე, რომელიც დამზადებულია მოცემული ნივთიერებისგან. ფოლადის ზოლს და ფოლადის ფურცელს, რომლებსაც აქვთ ერთი და იგივე მასა, დასჭირდებათ იგივე რაოდენობის სითბო, რომ გაათბოთ ისინი იმავე რაოდენობის გრადუსით. სხვა საქმეა, რომ ამ შემთხვევაში სითბოს გაცვლა გარემოსთან უნდა იყოს უგულებელყოფილი. ფურცელს უფრო დიდი ზედაპირი აქვს ვიდრე ზოლი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ფურცელი მეტ სითბოს გამოსცემს და შესაბამისად უფრო სწრაფად გაცივდება. მაგრამ იდეალურ პირობებში (როდესაც შესაძლებელია სითბოს დაკარგვის უგულებელყოფა), სხეულის ფორმა არ თამაშობს როლს. ამიტომ ამბობენ, რომ სპეციფიკური სითბო ნივთიერების მახასიათებელია, მაგრამ არა სხეულისთვის.

ასე რომ, სხვადასხვა ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს მოცულობა განსხვავებულია. ეს ნიშნავს, რომ თუ მოცემულია ერთი და იგივე მასის და იგივე ტემპერატურის სხვადასხვა ნივთიერებები, მაშინ იმისათვის, რომ ისინი გაცხელონ სხვა ტემპერატურაზე, მათ უნდა გადაიტანონ სხვადასხვა რაოდენობის სითბო. მაგალითად, კილოგრამი სპილენძი დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლებ სითბოს მოითხოვს, ვიდრე წყალი. ანუ, სპილენძის სპეციფიკური სითბოს მოცულობა დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლებია წყლისაზე. შეიძლება ითქვას, რომ „სპილენძში ნაკლები სითბოა მოთავსებული“.

სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა გადაეცეს სხეულს, რომ გაცხელდეს იგი ერთი ტემპერატურიდან მეორეზე, გამოიხატება შემდეგი ფორმულით:

Q \u003d სმ (t-დან - t n)

აქ t to და t n არის საბოლოო და საწყისი ტემპერატურა, m არის ნივთიერების მასა, c არის მისი სპეციფიკური სითბო. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე ჩვეულებრივ აღებულია ცხრილებიდან. ამ ფორმულიდან შეიძლება გამოიხატოს სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე.