Физикт "дулаан" гэсэн ойлголт нь өөр өөр биетүүдийн хооронд дулааны энергийг шилжүүлэхтэй холбоотой байдаг. Эдгээр үйл явцын улмаас биеийг халаах, хөргөх, түүнчлэн тэдгээрийн нэгтгэх төлөв байдал өөрчлөгддөг. Дулаан гэж юу вэ гэсэн асуултыг илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.
Үзэл баримтлал
Дулаан гэж юу вэ? Хүн бүр энэ асуултанд өдөр тутмын өнцгөөс хариулж чадна, энэ нь авч үзэж буй ойлголтын дагуу орчны температур нэмэгдэхэд мэдрэх мэдрэмжийг илэрхийлдэг. Физикийн хувьд энэ үзэгдлийг биеийг бүрдүүлдэг молекул, атомуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөний эрчмийг өөрчлөхтэй холбоотой энерги дамжуулах үйл явц гэж ойлгодог.
Ерөнхийдөө биеийн температур өндөр байх тусам доторх энерги хуримтлагдаж, бусад биетэд илүү их дулаан өгч чаддаг гэж бид хэлж чадна.
Халуун ба температур
Дулаан гэж юу вэ гэсэн асуултын хариултыг мэдэхийн тулд олон хүн энэ ойлголтыг "температур" гэсэн ойлголттой төстэй гэж бодож болох ч тийм биш юм. Дулаан бол кинетик энерги, температур нь үүний хэмжүүр юмэрчим хүч. Тиймээс дулаан дамжуулах үйл явц нь тухайн бодисын масс, түүнийг бүрдүүлдэг хэсгүүдийн тоо, түүнчлэн эдгээр хэсгүүдийн төрөл, хөдөлгөөний дундаж хурдаас хамаарна. Хариуд нь температур нь зөвхөн жагсаасан параметрүүдийн сүүлчийнхээс хамаарна.
Хэрэв та энгийн туршилт хийвэл дулаан ба температурын ялгааг ойлгоход хялбар болно: нэг сав дүүрсэн, нөгөө нь хагас дүүрсэн байхаар хоёр саванд ус асгах хэрэгтэй. Хоёр савыг гал дээр тавиад ус багатай сав эхлээд буцалж эхэлдэгийг ажиглаж болно. Хоёр дахь савыг буцалгахын тулд галаас бага зэрэг халаах шаардлагатай болно. Хоёр савыг буцалгах үед та тэдгээрийн температурыг хэмжиж болно, энэ нь ижил байх болно (100 oC), гэхдээ бүтэн саванд ус буцалгахад илүү их дулаан шаардагдана.
Дулааны нэгж
Физикийн дулааны тодорхойлолтын дагуу үүнийг энерги эсвэл ажилтай ижил нэгжээр, өөрөөр хэлбэл жоуль (J)-ээр хэмждэг гэж тааж болно. Дулааны үндсэн нэгжээс гадна өдөр тутмын амьдралд та калорийн (ккал) тухай байнга сонсож болно. Энэ ойлголтыг нэг грамм ус руу шилжүүлэх шаардлагатай дулааны хэмжээ гэж ойлгогддог бөгөөд ингэснээр түүний температур 1 келвин (K) -ээр нэмэгддэг. Нэг калори нь 4.184 Ж-тэй тэнцэнэ. Та мөн 1 ккал, 1 калори байдаг том, жижиг калорийн тухай сонсож болно.
Дулааны багтаамжийн тухай ойлголт
Дулаан гэж юу болохыг мэдэхийн тулд түүнийг шууд тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн буюу дулаан багтаамжийг авч үзье. Энэхүү үзэл баримтлалын хүрээндфизик гэдэг нь биеийн температурыг 1 келвин (К)-ээр өөрчлөхийн тулд биед өгөх буюу түүнээс авах шаардлагатай дулааны хэмжээг хэлнэ.
Тухайн биеийн дулаан багтаамж нь үндсэн 2 хүчин зүйлээс хамаарна:
- биеийн химийн найрлага, нэгтгэх төлөвийн талаар;
- түүний масс.
Энэ шинж чанарыг объектын массаас хамааралгүй болгохын тулд дулааны физикт өөр хэмжигдэхүүнийг нэвтрүүлсэн - 1 кг биед өгөгдсөн дулааны дамжуулсан эсвэл авсан дулааны хэмжээг тодорхойлдог тусгай дулааны багтаамж. температур 1 К-ээр өөрчлөгдөхөд түүний масс.
Янз бүрийн бодисын дулааны хувийн багтаамжийн ялгааг тодорхой харуулахын тулд жишээлбэл, 1 г ус, 1 г төмөр, 1 г наранцэцгийн тос авч халаана. Температур нь төмрийн дээж, дараа нь тос дуслаар хамгийн хурдан өөрчлөгдөж, ус хүртэл үргэлжилнэ.
Хувийн дулаан багтаамж нь тухайн бодисын химийн найрлагаас гадна нэгтгэх төлөв, түүнчлэн түүнийг авч үзэх гадаад физик нөхцөлөөс (тогтмол даралт эсвэл тогтмол эзэлхүүн) хамаарна гэдгийг анхаарна уу..
Дулаан дамжуулах процессын үндсэн тэгшитгэл
Дулаан гэж юу вэ гэсэн асуултыг авч үзсэний дараа нэгтгэх төлөвт байгаа аливаа биетийн хувьд түүнийг шилжүүлэх үйл явцыг тодорхойлдог үндсэн математик илэрхийллийг өгөх хэрэгтэй. Энэ илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна: Q=cmΔT, энд Q нь дамжуулсан (хүлээн авсан) дулааны хэмжээ, c нь тухайн объектын хувийн дулаан, m -түүний масс, ΔT нь үнэмлэхүй температурын өөрчлөлт бөгөөд энэ нь дулаан дамжуулах үйл явцын төгсгөл ба эхэн үеийн биеийн температурын зөрүүгээр тодорхойлогддог.
Холбогдох процессын явцад тухайн объект хуримтлагдсан төлөвөө, өөрөөр хэлбэл шингэн, хатуу эсвэл хий хэвээр байх үед дээрх томьёо үргэлж хүчинтэй байх болно гэдгийг ойлгох нь чухал. Тэгэхгүй бол тэгшитгэлийг ашиглах боломжгүй.
Материсийн нэгдлийн төлөвийн өөрчлөлт
Таны мэдэж байгаагаар материйн 3 үндсэн төлөв байдаг:
- хий;
- шингэн;
- цуу бие.
Нэг төлөвөөс нөгөөд шилжихийн тулд бие махбодоос дулааныг нь мэдээлэх эсвэл зайлуулах шаардлагатай. Физикийн ийм үйл явцын хувьд хайлах (талсжих) ба буцалгах (конденсаци) гэсэн тусгай дулааны тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Эдгээр бүх хэмжигдэхүүнүүд нь 1 кг биеийн жинг ялгаруулж эсвэл шингээж буй нэгтгэх төлөвийг өөрчлөхөд шаардагдах дулааны хэмжээг тодорхойлдог. Эдгээр процессуудын хувьд тэгшитгэл хүчинтэй байна: Q=Lm, энд L нь материйн төлөв хоорондын харгалзах шилжилтийн хувийн дулаан юм.
Нэгтгэх төлөвийг өөрчлөх үйл явцын үндсэн шинж чанаруудыг доор харуулав:
- Эдгээр процесс нь буцалгах, хайлах зэрэг тогтмол температурт явагддаг.
- Тэд буцах боломжтой. Жишээлбэл, тухайн бие хайлахын тулд шингээх дулааны хэмжээ нь энэ бие дахин өнгөрөхөд хүрээлэн буй орчинд ялгарах дулаантай яг тэнцүү байх болно.хатуу төлөвт.
Дулааны тэнцвэр
Энэ бол "дулаан" гэсэн ойлголттой холбоотой бас нэг чухал асуудал бөгөөд үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Хэрэв өөр өөр температуртай хоёр биетэй холбогдох юм бол хэсэг хугацааны дараа бүхэл системийн температур жигдэрч, ижил болно. Дулааны тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд өндөр температуртай бие нь дулааныг системд өгөх ёстой бөгөөд бага температуртай бие нь энэ дулааныг хүлээн авах ёстой. Энэ үйл явцыг дүрсэлсэн дулааны физикийн хуулиудыг дулаан дамжуулах үндсэн тэгшитгэл ба бодисын нэгдсэн төлөвийн өөрчлөлтийг (хэрэв байгаа бол) тодорхойлох тэгшитгэлийн хослолоор илэрхийлж болно.
Дулааны тэнцвэрт байдал аяндаа бий болох үйл явцын тод жишээ бол усанд хаясан улайсан халуун төмөр юм. Энэ тохиолдолд халуун индүү нь усны температурыг шингэний температуртай тэнцэх хүртэл дулаанаа өгнө.
Дулаан дамжуулах үндсэн аргууд
Дулааны энерги солилцохтой холбоотой хүний мэддэг бүх процессууд гурван янзаар явагддаг:
- Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр. Дулааны солилцоо ийм байдлаар явагдахын тулд өөр өөр температуртай хоёр биетэй холбоо барих шаардлагатай. Орон нутгийн молекулын түвшинд контактын бүсэд кинетик энерги нь халуун биеэс хүйтэн бие рүү шилждэг. Энэ дулаан дамжуулалтын хурд нь дулаан дамжуулахад оролцож буй биетүүдийн чадвараас хамаарна. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр бол гайхалтай жишээ юмхүн төмөр бариулд хүрч байна.
- Конвекц. Энэ процесс нь бодисын хөдөлгөөнийг шаарддаг тул энэ нь зөвхөн шингэн ба хийд ажиглагддаг. Конвекцийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна: хий эсвэл шингэн давхаргыг халаах үед нягтрал нь буурч, улмаар дээшлэх хандлагатай байдаг. Шингэн эсвэл хийн хэмжээ ихсэх үед тэд дулааныг дамжуулдаг. Конвекцийн жишээ бол данханд ус буцалгах процесс юм.
- Цацраг. Энэ дулаан дамжуулах үйл явц нь халсан бие нь янз бүрийн давтамжийн цахилгаан соронзон цацраг ялгаруулдагтай холбоотой юм. Нарны гэрэл бол цацрагийн тод жишээ юм.
