Физик ба дулааны үзэгдэл бол сургуулийн хичээл дээр сайтар судлагдсан нэлээд өргөн хүрээтэй хэсэг юм. Энэ онолын хамгийн сүүлийн байрыг тодорхой хэмжигдэхүүнүүдэд өгдөггүй. Эдгээрийн эхнийх нь тодорхой дулааны багтаамж юм.
Гэсэн хэдий ч "тусгай" гэсэн үгийн тайлбарт хангалтгүй анхаарал хандуулдаг. Оюутнууд үүнийг зүгээр л өгөгдсөн байдлаар санаж байна. Энэ нь юу гэсэн үг вэ?
Хэрэв та Ожеговын толь бичгийг харвал ийм хэмжигдэхүүнийг харьцаа гэж тодорхойлдог болохыг уншиж болно. Түүнээс гадна үүнийг масс, эзэлхүүн эсвэл энергитэй холбоотой хийж болно. Эдгээр бүх тоо хэмжээг нэгтэй тэнцүү авах ёстой. Тусгай дулаан багтаамж нь юутай холбоотой вэ?
Масс ба температурын бүтээгдэхүүн рүү. Түүнээс гадна тэдний үнэ цэнэ нэгтэй тэнцүү байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл хуваагч нь 1-ийн тоог агуулна, гэхдээ түүний хэмжээс нь килограмм ба Цельсийн градусыг нэгтгэнэ. Дулааны хувийн багтаамжийн тодорхойлолтыг боловсруулахдаа үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй бөгөөд үүнийг доор өгөв. Энэ хоёр хэмжигдэхүүн хуваарьт байгаа нь тодорхой болох томьёо бас бий.
Энэ юу вэ?
Бодисын дулааны хувийн багтаамжийг халаах нөхцөл байдлыг авч үзэх үед нэвтрүүлдэг. Үүнгүйгээр энэ процесст хэр их дулаан (эсвэл эрчим хүч) шаардагдахыг мэдэх боломжгүй юм. Мөн биеийг хөргөх үед түүний үнэ цэнийг тооцоол. Дашрамд хэлэхэд эдгээр хоёр дулааны хэмжээ нь модулийн хувьд хоорондоо тэнцүү байна. Гэхдээ тэд өөр өөр шинж тэмдэгтэй байдаг. Тиймээс, эхний тохиолдолд энэ нь эерэг, учир нь энерги зарцуулах шаардлагатай бөгөөд энэ нь бие махбодид шилждэг. Хоёр дахь хөргөлтийн нөхцөл байдал нь дулаан ялгарч, биеийн дотоод энерги багасдаг тул сөрөг тоог өгдөг.
Энэ физик хэмжигдэхүүнийг латин c үсгээр тэмдэглэнэ. Энэ нь нэг килограмм бодисыг нэг градусаар халаахад шаардагдах тодорхой хэмжээний дулаанаар тодорхойлогддог. Сургуулийн физикийн хичээлд энэ зэрэг нь Цельсийн хэмжүүрээр авдаг.
Үүнийг яаж тоолох вэ?
Хэрэв та тодорхой дулааны багтаамж гэж юу болохыг мэдэхийг хүсвэл томъёо нь дараах байдалтай байна.
c = Q / (m * (t 2 - t 1)), Q нь дулааны хэмжээ, m нь бодисын масс, t 2 нь дулааны солилцооны үр дүнд биеийн олж авсан температур, t 1 нь бодисын анхны температур юм. Энэ бол 1-р томъёо юм.
Энэ томьёо дээр үндэслэн олон улсын нэгжийн системд (SI) энэ хэмжигдэхүүнийг хэмжих нэгж нь J/(кг*ºС) болж хувирдаг.
Энэ тэгшитгэлээс өөр хэмжигдэхүүнийг хэрхэн олох вэ?
Нэгдүгээрт, дулааны хэмжээ. Томъёо нь иймэрхүү харагдах болно: Q = c * m * (t 2 - t 1). Зөвхөн SI нэгж дэх утгыг орлуулах шаардлагатай. Энэ нь килограмм дахь масс, Цельсийн хэмээр хэмжигддэг. Энэ бол 2-р томъёо юм.
Хоёрдугаарт, хөргөх эсвэл халаах бодисын масс. Үүний томъёо нь: m = Q / (c * (t 2 - t 1)) байх болно. Энэ бол 3-р томъёо юм.
Гуравдугаарт, температурын өөрчлөлт Δt = t 2 - t 1 = (Q / c * m). "Δ" тэмдгийг "дельта" гэж уншдаг бөгөөд энэ тохиолдолд температурын өөрчлөлтийг илэрхийлдэг. Формула №4.
Дөрөвдүгээрт, бодисын анхны болон эцсийн температур. Бодисыг халаахад хүчинтэй томъёонууд дараах байдалтай байна: t 1 = t 2 - (Q / c * m), t 2 = t 1 + (Q / c * m). Эдгээр томьёо нь №5 ба 6. Хэрэв асуудал нь бодисыг хөргөхтэй холбоотой бол томъёо нь: t 1 = t 2 + (Q / c * m), t 2 = t 1 - (Q / c * m) . Эдгээр томъёонууд нь №7 ба 8 юм.
Энэ нь ямар утгатай байж болох вэ?
Тодорхой бодис бүрийн хувьд ямар үнэ цэнэтэй болохыг туршилтаар тогтоосон. Тиймээс тусгай дулаан багтаамжийн хүснэгтийг бий болгосон. Ихэнхдээ энэ нь ердийн нөхцөлд хүчинтэй өгөгдлийг өгдөг.
Хувийн дулаан багтаамжийг хэмжих лабораторийн ажил юу вэ?
Сургуулийн физикийн хичээлд үүнийг хатуу биет гэж тодорхойлдог. Түүгээр ч зогсохгүй түүний дулааны багтаамжийг мэдэгдэж байгаа зүйлтэй харьцуулж тооцдог. Үүнийг хийх хамгийн хялбар арга бол ус юм.
Ажлын явцад ус болон халсан хатуу бодисын анхны температурыг хэмжих шаардлагатай. Дараа нь шингэн рүү буулгаж, дулааны тэнцвэрийг хүлээнэ үү. Туршилтыг бүхэлд нь калориметрээр хийдэг тул эрчим хүчний алдагдлыг үл тоомсорлож болно.
Дараа нь та хатуу бодисоос халах үед ус авах дулааны хэмжээг тодорхойлох томъёог бичих хэрэгтэй. Хоёр дахь илэрхийлэл нь биеийг хөргөх үед ялгаруулдаг энергийг тодорхойлдог. Эдгээр хоёр утга тэнцүү байна. Математик тооцооллын тусламжтайгаар хатуу биетийг бүрдүүлдэг бодисын дулааны хувийн багтаамжийг тодорхойлоход үлддэг.
Ихэнх тохиолдолд судалж буй бие нь ямар бодисоос бүрддэгийг таахын тулд үүнийг хүснэгтийн утгатай харьцуулахыг санал болгодог.
Даалгавар №1
Нөхцөл байдал.Металлын температур нь 20-24 градусын хооронд хэлбэлздэг. Үүний зэрэгцээ түүний дотоод энерги нь 152 Ж-ээр нэмэгдсэн.Хэрэв түүний масс 100 грамм бол металлын хувийн дулаан ямар байх вэ?
Шийдэл.Хариултыг олохын тулд та 1-ийн тоонд бичсэн томъёог ашиглах хэрэгтэй. Тооцоонд шаардлагатай бүх хэмжигдэхүүнүүд тэнд байна. Эхлээд та массыг килограмм болгон хувиргах хэрэгтэй, эс тэгвээс хариулт буруу байх болно. Учир нь бүх хэмжигдэхүүн нь SI-д хүлээн зөвшөөрөгдсөн байх ёстой.
Нэг килограмм нь 1000 грамм байдаг. Энэ нь 100 граммыг 1000-д хуваах ёстой, та 0.1 килограмм авна гэсэн үг юм.
Бүх хэмжигдэхүүнийг орлуулах нь дараах илэрхийлэлийг өгнө: c = 152 / (0.1 * (24 - 20)). Тооцоолол нь тийм ч хэцүү биш юм. Бүх үйлдлийн үр дүн нь 380 тоо юм.
Хариулт: s = 380 Дж / (кг * ºС).
Асуудал №2
Нөхцөл байдал. 5 литр эзэлхүүнтэй усыг 100 ºС хэмд авч, 1680 кЖ дулааныг хүрээлэн буй орчинд гаргавал эцсийн температурыг тодорхойл.
Шийдэл.Эрчим хүчийг системийн бус нэгжид өгдөг гэдгээс эхлэх нь зүйтэй. Килоджоульыг жоуль болгон хөрвүүлэх шаардлагатай: 1680 кЖ = 1680000 Ж.
Хариултыг олохын тулд та 8-р томъёог ашиглах хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч масс нь үүн дотор гарч ирдэг бөгөөд асуудалд энэ нь тодорхойгүй байна. Гэхдээ шингэний хэмжээг зааж өгсөн болно. Энэ нь бид m = ρ * V гэгддэг томъёог ашиглаж болно гэсэн үг юм. Усны нягт нь 1000 кг / м3 байна. Гэхдээ энд эзлэхүүнийг куб метрээр солих шаардлагатай болно. Тэдгээрийг литрээс хөрвүүлэхийн тулд та 1000-д хуваах хэрэгтэй. Тиймээс усны хэмжээ 0.005 м 3 байна.
Массын томъёонд утгыг орлуулснаар дараах илэрхийлэл гарна: 1000 * 0.005 = 5 кг. Хүснэгтээс та тодорхой дулааны багтаамжийг хайх хэрэгтэй болно. Одоо та 8-р томъёо руу шилжиж болно: t 2 = 100 + (1680000 / 4200 * 5).
Эхний үйлдэл нь үржүүлэх явдал юм: 4200 * 5. Үр дүн нь 21000. Хоёр дахь нь хуваагдана. 1680000: 21000 = 80. Сүүлийнх нь хасах: 100 - 80 = 20.
Хариулах. t 2 = 20 ºС.
Асуудал №3
Нөхцөл байдал.Тэнд 100 гр жинтэй аяганд 50 гр ус хийнэ. Шилтэй усны анхны температур Цельсийн 0 градус байна. Ус буцалгахад хэр их дулаан шаардлагатай вэ?
Шийдэл.Тохиромжтой тэмдэглэгээг оруулах нь эхлэхэд тохиромжтой газар юм. Шилэнтэй холбоотой өгөгдлүүд нь 1-ийн индекстэй, усны хувьд - 2-ийн индекстэй байг. Хүснэгтээс та дулааны тодорхой багтаамжийг олох хэрэгтэй. Шилэн аяга нь лабораторийн шилээр хийгдсэн тул түүний утга c 1 = 840 Ж/ (кг * ºC) байна. Усны өгөгдөл нь: c 2 = 4200 Ж/ (кг * ºС).
Тэдний массыг граммаар өгсөн болно. Та тэдгээрийг килограмм болгон хөрвүүлэх хэрэгтэй. Эдгээр бодисын массыг дараах байдлаар тодорхойлно: м 1 = 0.1 кг, м 2 = 0.05 кг.
Эхний температурыг өгсөн: t 1 = 0 ºС. Эцсийн үнэ цэнэ нь ус буцалгах цэгтэй тохирч байгаа нь мэдэгдэж байна. Энэ нь t 2 = 100 ºС байна.
Шил нь устай хамт халдаг тул шаардлагатай дулааны хэмжээ нь хоёрын нийлбэр байх болно. Эхнийх нь шилийг халаахад шаардлагатай (Q 1), хоёр дахь нь усыг халаахад ашигладаг (Q 2). Тэдгээрийг илэрхийлэхийн тулд танд хоёрдахь томъёо хэрэгтэй болно. Үүнийг өөр өөр индексээр хоёр удаа бичиж, дараа нь нэгтгэн дүгнэх ёстой.
Энэ нь Q = c 1 * m 1 * (t 2 - t 1) + c 2 * м 2 * (t 2 - t 1) болж байна. Тооцоолоход хялбар болгохын тулд нийтлэг хүчин зүйлийг (t 2 - t 1) хаалтаас гаргаж болно. Дараа нь дулааны хэмжээг тооцоолоход шаардагдах томъёо нь дараах хэлбэрийг авна: Q = (c 1 * m 1 + c 2 * m 2) * (t 2 - t 1). Одоо та асуудалд мэдэгдэж буй хэмжигдэхүүнүүдийг орлуулж, үр дүнг тооцоолж болно.
Q = (840 * 0.1 + 4200 * 0.05) * (100 - 0) = (84 + 210) * 100 = 294 * 100 = 29400 (J).
Хариулах. Q = 29400 Дж = 29.4 кЖ.
Температурыг 10С-аар нэмэгдүүлэхийн тулд 1г бодисыг нийлүүлэх шаардлагатай энергийн хэмжээ. Тодорхойлолтоор 1 г усны температурыг 1 хэмээр нэмэгдүүлэхийн тулд Экологийн нэвтэрхий толь бичигт 4.18 Ж хэрэгтэй. Экологийн толь бичиг
тодорхой дулаан- - [А.С.Голдберг. Англи-Орос эрчим хүчний толь бичиг. 2006] Эрчим хүчний ерөнхий сэдвүүд EN тодорхой дулааны ...
ТУСГАЙ ДУЛААН- физик 1 кг бодисыг 1 К (см) халаахад шаардагдах дулааны хэмжээгээр хэмжигдэх хэмжигдэхүүн. SI нэгжийн хувийн дулаан багтаамж (см) кг келвин (J kg∙K)) ... Том Политехникийн нэвтэрхий толь бичиг
тодорхой дулаан- savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. нэгж массын дулааны багтаамж; массын дулааны багтаамж; тусгай дулаан багтаамж vok. Eigenwarme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. массын дулаан багтаамж, f;… … Физикос терминų žodynas
Дулааны багтаамжийг үзнэ үү... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
тодорхой дулаан- хувийн дулаан ... Химийн синонимын толь бичиг I
хийн хувийн дулаан багтаамж- - Сэдэв газрын тос, байгалийн хийн аж үйлдвэрийн EN хийн тодорхой дулааны ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага
газрын тосны хувийн дулаан багтаамж- - Сэдэв газрын тос, байгалийн хийн аж үйлдвэрийн EN газрын тосны тодорхой дулааны ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага
тогтмол даралттай дулааны хувийн багтаамж- - [А.С.Голдберг. Англи-Орос эрчим хүчний толь бичиг. 2006] Сэдвүүд: ерөнхийдөө эрчим хүч EN тогтмол даралт дахь хувийн дулаанc тогтмол даралтын хувийн дулаан ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага
тогтмол эзэлхүүнтэй дулааны хувийн багтаамж- - [А.С.Голдберг. Англи-Орос эрчим хүчний толь бичиг. 2006] Сэдвүүд: ерөнхийдөө энерги EN тогтмол эзэлхүүн дэх хувийн дулаан Тогтмол эзэлхүүн хувийн дулаанCv ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага
Номууд
- Гүн давхраа дахь усны хөдөлгөөнийг судлах физик, геологийн үндэс, В.В. номын эхлэл, гүний хөдөлгөөний асуудлын талаарх мэдлэгийн төлөв байдлын тойм ...
Дулааны багтаамжийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлэхдээ бид нэг чухал нөхцөл байдлыг анхаарч үзээгүй: дулааны хүчин чадал нь зөвхөн бодисын шинж чанараас гадна дулаан дамжуулах үйл явцаас хамаарна.
Хэрэв та биеийг тогтмол даралтаар халаавал энэ нь өргөжиж, ажил хийх болно. Тогтмол даралттай биеийг 1 К-аар халаахын тулд тогтмол эзэлхүүнтэй ижил халаалттай харьцуулахад илүү их дулаан дамжуулах шаардлагатай.
Шингэн ба хатуу биетүүд халах үед бага зэрэг өргөжиж, тогтмол эзэлхүүн ба тогтмол даралттай үед дулааны багтаамж нь бага зэрэг ялгаатай байдаг. Гэхдээ хийн хувьд энэ ялгаа нь чухал юм. Термодинамикийн 1-р хуулийг ашиглан тогтмол эзэлхүүн ба тогтмол даралттай хийн дулааны багтаамжийн хамаарлыг олж болно.
Тогтмол эзэлхүүн дэх хийн дулаан багтаамж Тогтмол эзэлхүүн дэх хийн молийн дулаан багтаамжийг олъё. Дулааны багтаамжийн тодорхойлолтын дагуу
хаана Δ Т - температурын өөрчлөлт. Хэрэв процесс тогтмол эзэлхүүнтэй явагддаг бол энэ дулааны багтаамжийг дараах байдлаар тэмдэглэнэ C v . Дараа нь
(5.6.1)
Тогтмол эзэлхүүнтэй үед ямар ч ажил хийгддэггүй. Тиймээс термодинамикийн анхны хуулийг дараах байдлаар бичнэ.
(5.6.2)
Хангалттай ховордсон (хамгийн тохиромжтой) моноатом хийн нэг моль энергийн өөрчлөлт нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. 
(§ 4.8-г үзнэ үү).
Иймээс нэг атомын хийн тогтмол эзэлхүүн дэх молийн дулаан багтаамж нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.
(5.6.3)
Тогтмол даралттай хийн дулаан багтаамж
Тогтмол даралттай дулааны багтаамжийн тодорхойлолтын дагуу ХАМТ Р
(5.6.4)
Тогтмол даралттай 1 моль идеал хийн тэлэх ажил:
(5.6.5)
* Томъёо (5.6.5)-аас харахад бүх нийтийн хийн тогтмол нь температур 1К-ээр нэмэгдэхэд тогтмол даралттай үед 1 моль идеал хийн гүйцэтгэсэн ажилтай тоон утгаараа тэнцүү байна.
Энэ нь тогтмол даралттай хийн ажлын илэрхийллээс үүдэлтэй A" =хΔ В ба идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл (нэг моль). pV = RT.
Идеал хийн дотоод энерги нь эзэлхүүнээс хамаардаггүй. Тиймээс тогтмол даралттай байсан ч дотоод энергийн өөрчлөлт Δ У = C В Δ Т, тогтмол эзлэхүүнтэй адил. Термодинамикийн анхны хуулийг ашигласнаар бид дараахь зүйлийг олж авна.
(5.6.6)
Иймээс идеал хийн молийн дулааны багтаамж нь хамаарлаас хамааралтай байдаг
(5.6.7)
Энэ томъёог анх Р.Майер олж авсан бөгөөд түүний нэрийг авчээ.
Хамгийн тохиромжтой нэг атомын хийн хувьд
(5.6.8)
Изотерм процесс дахь идеал хийн дулаан багтаамж
Дулааны багтаамжийн тухай ойлголтыг изотермийн процесст албан ёсоор оруулж болно. Энэ процессын явцад идеал хийн дотоод энерги өөрчлөгддөггүй тул түүнд хичнээн дулаан шилжсэнээс үл хамааран дулааны багтаамж нь хязгааргүй байдаг.
Тогтмол даралттай идеал хийн молийн дулаан багтаамж нь тогтмол эзэлхүүн дэх дулаан багтаамжаас бүх нийтийн хийн тогтмолын утгаар их байна.Р.
§ 5.7. Адиабат процесс
Бид изотерм, изобар, изохорик процессуудыг авч үзсэн. Термодинамикийн анхны хуультай танилцсаны дараа өөр процессыг судлах боломжтой болно.- Энэ нь хүрээлэн буй биетэй дулаан солилцоо байхгүй үед системд тохиолддог процесс юм. (Гэхдээ систем нь хүрээлэн буй биетүүд дээр ажиллах боломжтой.)
Дулаан тусгаарлагдсан систем дэх процессыг адиабат гэж нэрлэдэг.
Адиабат процесст Q = 0 бөгөөд хуулийн (5.5.3) дагуу дотоод энергийн өөрчлөлт нь зөвхөн хийсэн ажлын улмаас үүсдэг.
(5.7.1)
Мэдээжийн хэрэг, дулааны солилцоог бүрэн хассан бүрхүүлээр системийг хүрээлэх боломжгүй юм. Гэхдээ хэд хэдэн тохиолдолд бодит үйл явц нь адиабаттай маш ойрхон байдаг. Дулаан дамжуулалт багатай бүрхүүлүүд байдаг, жишээлбэл, тэдгээрийн хооронд вакуум бүхий давхар хана. Дулааныг ингэж хийдэг.
(5.7.1) илэрхийллийн дагуу систем дээр эерэг ажил гүйцэтгэх үед, жишээлбэл, хий шахах үед түүний дотоод энерги нэмэгддэг; хий халдаг. Эсрэгээр нь тэлэх үед хий өөрөө эерэг ажил хийдэг (A"> 0), гэхдээ А< 0 ба түүний дотоод энерги буурдаг; хий хөргөнө.
Адиабат процессын үед хийн даралтын эзэлхүүнээс хамаарах хамаарлыг адиабат гэж нэрлэгддэг муруйгаар дүрсэлсэн (Зураг 5.9). Адиабат нь изотермээс илүү эгц байх ёстой. Үнэн хэрэгтээ, адиабат процессын үед хийн даралт нь изотерм процессын нэгэн адил эзэлхүүн ихэссэнээс гадна түүний температур буурсантай холбоотойгоор буурдаг.
Адиабат процессыг технологид өргөн ашигладаг. Тэд байгальд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Түргэн шахалтын үед агаарыг халаах нь дизель хөдөлгүүрт хэрэглэгдэх болсон. Эдгээр хөдөлгүүрүүд нь ердийн бензиний дотоод шаталтат хөдөлгүүрт зайлшгүй шаардлагатай шатамхай хольцыг бэлтгэх, асаах системгүй байдаг. Энэ нь цилиндрт шингэсэн шатамхай хольц биш, харин агаар мандлын агаар юм. Шахалтын цохилтын төгсгөлд шингэн түлшийг тусгай цорго ашиглан цилиндрт шахдаг (Зураг 5.10). Энэ үед шахсан агаарын температур маш өндөр тул түлш гал авалцдаг.
Дизель хөдөлгүүрт шатамхай хольц биш, харин агаар шахагддаг тул энэ хөдөлгүүрийн шахалтын харьцаа өндөр байдаг тул дизель хөдөлгүүрийн үр ашиг нь ердийн дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулахад өндөр байдаг. Үүнээс гадна тэд хямд, бага агуулгатай түлшээр ажиллах боломжтой. Гэсэн хэдий ч дизель хөдөлгүүр нь сул талуудтай: шахалтын өндөр харьцаа, өндөр даралттай байх хэрэгцээ нь эдгээр хөдөлгүүрүүдийг масстай болгодог бөгөөд үүний үр дүнд илүү инерцитэй байдаг - тэд илүү удаан хүчийг олж авдаг. Дизель хөдөлгүүрийг үйлдвэрлэх, ажиллуулахад илүү төвөгтэй боловч автомашинд ашигладаг ердийн бензин хөдөлгүүрийг аажмаар сольж байна.
Адиабат тэлэлтийн үед хийн хөргөлт нь дэлхийн агаар мандалд асар их хэмжээгээр тохиолддог. Агаар мандлын даралт өндрөөр буурах тусам халсан агаар нэмэгдэж, өргөсдөг. Энэ өргөтгөл нь ихээхэн хэмжээний хөргөлт дагалддаг. Үүний үр дүнд усны уур өтгөрч, үүл үүсдэг.
Температур ба даралтаас хамааран хийн төлөвт байгаа гелий He-ийн термофизикийн шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв. Хүснэгт дэх гелийн термофизикийн шинж чанар ба нягтыг 0-ээс 1000 ° C-ийн температурт, 1-ээс 100 атмосферийн даралтаар өгсөн болно.
Дулааны тархалт ба кинематик зуурамтгай чанар зэрэг гелийн шинж чанарууд нь температураас ихээхэн хамаардаг бөгөөд 1000 градусаар халах үед утгыг дарааллаар нь нэмэгдүүлдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Даралт нэмэгдэхийн хэрээр гелийн эдгээр шинж чанарууд нь үнэ цэнээ бууруулж, гелийн нягт нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг.
Хэвийн нөхцөлд гелийн нягт нь 0.173 кг / м3 байна(0°С-ийн температур ба хэвийн атмосферийн даралттай). Гелийн даралт ихсэх тусам түүний нягт нь пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг, жишээлбэл 10 атм. Гелийн нягт нь аль хэдийн 1.719 кг / м 3 (ижил температурт) болно. Цаашид энэ хийг 100 атм хүртэл шахаж . Гелийн нягт нь 16.45 кг / м 3 болно. Тиймээс гелийн нягт нь анхны утгатай (агаар мандлын даралттай) харьцуулахад бараг зуу дахин ихсэж байна.
Мэдэгдэж байгаагаар хамгийн бага нягт нь ийм хийтэй бөгөөд гели нь нягтын хувьд хийнүүдийн дунд хоёрдугаарт ордог.
Гели нь устөрөгчөөс ялгаатай нь агаартай тэсрэх хольц үүсгэдэггүй тул аэронавтикт ашигладаг бөмбөлгийг дүүргэх хамгийн оновчтой хий гэж тооцогддог.
Гелийн нягт нь агаараас хамаагүй бага байдаг тул ижил температурт гелиээр дүүргэсэн бөмбөлөг, бөмбөлөгүүд сайн өргөх хүчтэй байдаг. Гелийн хангалттай бага нягтрал нь цаг агаар, шинжлэх ухааны судалгаанд зориулж нисгэгчгүй өндөр уулын бөмбөлөг бүтээх боломжтой болгодог.
Гелийн бөмбөлөг хэр өндөрт гарах вэ? дээшлэх тусам буурч эхэлж, 33...36 км орчим өндөрт бөмбөлөг дэх гелийн нягттай тэнцэж, өсөлт нь зогсоно.
Хүснэгтэнд гелийн дараах шинж чанаруудыг харуулав.
- гелийн нягт γ , кг/м 3;
- тодорхой дулаан S p , кЖ/(кг градус);
- дулаан дамжилтын илтгэлцүүр λ , Вт/(м градус);
- динамик зуурамтгай чанар μ , ;
- дулааны тархалт а , м 2 / с;
- кинематик зуурамтгай чанар ν , м 2 / с;
- Прандтл дугаар Пр .
Жич: Болгоомжтой байгаарай! Хүснэгтэд байгаа дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 10 2-ийн хүчээр зааж өгсөн болно. 100-д хувахаа бүү мартаарай.
Хэвийн атмосферийн даралт дахь гелийн дулаан дамжуулалт.
Температураас хамааран хэвийн атмосферийн даралт дахь гелийн дулаан дамжилтын утгыг хүснэгтэд үзүүлэв.
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (Вт/(м градус) хэмжигдэхүүнээр) -203-аас 1727 ° C-ийн температурын хязгаарт гелий хийд зориулагдсан.
Жич: Болгоомжтой байгаарай! Хүснэгтэнд гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 10 3-ийн хүчээр зааж өгсөн болно. 1000-д хувахаа бүү мартаарай. Дулаан дамжилтын хүснэгтээс харахад гелийн температур нэмэгдэх тусам түүний утга нэмэгдэж байгааг харж болно.
Өндөр температурт гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр.
Агаар мандлын хэвийн даралт, өндөр температурт гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг хүснэгтэд үзүүлэв.
Хийн төлөвт байгаа гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 2500...6000 К температурын мужид өгөгдсөн.
Жич: Болгоомжтой байгаарай! Хүснэгтэнд гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 10 3-ийн хүчээр зааж өгсөн болно. 1000-д хувахаа бүү мартаарай. Гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийн утга температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, 6000 К-д 1.2 Вт/(м градус) хүрдэг.
Бага температурт шингэн гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр.
Хэвийн атмосферийн даралт ба туйлын бага температурт шингэн гелийн дулаан дамжилтын утгыг өгсөн болно.
Шингэн төлөв дэх гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 2.3...4.2 К (-270.7...-268.8°С) температурт хүснэгтэд үзүүлэв.
Жич: Болгоомжтой байгаарай! Хүснэгтэнд гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 10 3-ийн хүчээр зааж өгсөн болно. 1000-д хуваахаа бүү мартаарай. Гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температур нэмэгдэх тусам бага температурт шингэн төлөвт нэмэгддэг.
Гелийн дулаан дамжуулалт нь даралт ба температураас хамаарна.
Хүснэгтэнд даралт ба температураас хамаарч гелийн дулаан дамжуулалтыг харуулав.
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (хэмжээ W/(m deg)) нь 0-ээс 1227 ° C-ийн температурын хязгаарт, 1-ээс 300 атм хүртэлх даралттай гелийн хийд зориулагдсан.
Жич: Болгоомжтой байгаарай! Хүснэгтэнд гелийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрийг 10 3-ийн хүчээр зааж өгсөн болно. 1000-д хувахаа бүү мартаарай. Гелийн дулаан дамжуулалт нь хийн даралт ихсэх тусам бага зэрэг нэмэгдэх хандлагатай байдаг.
Температураас хамааран шингэн гелий дулааны багтаамж.
Хүснэгтэнд тодорхой (масс) утгыг харуулав шингэн гелий дулааны багтаамжтемператураас хамаарч ханасан байдалд.
Мэдэгдэж байгаагаар гели нь туйлын тэг рүү ойртож, маш бага температурт зөвхөн шингэн төлөвт байж болно.
Шингэн гелийн дулааны багтаамжийг (хэмжээ кЖ/(кг градус)) 1.8-аас 5.05 К-ийн температурын мужид өгсөн.
Эх сурвалжууд:
1.
2. .
3. Физик хэмжигдэхүүнүүд. Лавлах. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский болон бусад; Эд. I.S. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М .: Energoatomizdat, 1991. - 1232 х.
Гели бол үнэт хийн нэг юм. Энэ нь металлтай харьцдаггүй нэг атомт хий юм. Гели нь хортой биш юм. Хэвийн нөхцөлд гелийг буцалгах боломжгүй, хатуу фаз руу шилжих нь бас боломжгүй юм. Энэ нь өндөр температурт хийн реакторуудад зориулсан хөргөлтийн бодисуудын нэг болох гелийг сонирхож байгааг тайлбарлаж байгаа зүйл юм. Байгалийн гели нь бараг бүхэлдээ 4He (99.999863±6·10 -6%)-аас бүрддэг. 3He бохирдол нь маш ач холбогдолгүй юм. Доор бид гелийн термофизикийн шинж чанарыг 300-аас 2500 К-ийн температурын хязгаарт, 0.1-ээс 6 МПа даралтанд тайлбарлав. Үүний зэрэгцээ, бүтээлүүдийн өгөгдлийг системчилж, дүн шинжилгээ хийсэн.
Өгөгдсөн алдаа нь хэвийн тархалтын 95% квантилтай тохирч байна.
Температурын хязгаар 300 ÷ 2500 К ба даралт 0.1 ÷ 6.0 МПа (эгзэгтэй байдлаас хол мужуудад, ρ/ρ cr 60 үед) гели нь ховордсон хийн төлөвт байна. Энэ мужид гелийн термодинамик шинж чанарыг хамгийн тохиромжтой хийн pv = RT төлөвийн тэгшитгэлээр эхний ойролцоо байдлаар тайлбарлав. Гелийн төлөв ба хамгийн тохиромжтой хийн төлөвийн хоорондох ялгааг вирусийн коэффициентээр харгалзан үзэх шаардлагатай. Ялангуяа эзэлхүүн ба зуурамтгай чанар ν(T)-ийг тооцоолохдоо атомуудын хосын харилцан үйлчлэлийн загварчлалын хоёр дахь вирусийн коэффициент хэлбэрээр залруулга хийх хэрэгтэй. Нягтыг тооцоолохдоо жижиг байдлын хоёр дахь эрэмбийн үр нөлөөг (гурвалсан мөргөлдөөн) харгалзан үзэх шаардлагатай.
Гелийн хийн термофизик шинж чанарыг хоёр аргаар ерөнхийд нь тодорхойлсон. Өндөр температурт ажлын дагуу хос харилцан үйлчлэлийн хүрээнд шинж чанаруудын ижил төстэй байдлын хагас эмпирик аргыг бүх таван инертийн хийн хувьд нэгэн зэрэг ашигласан. Өөр нэг тохиолдолд, уг ажилд дурдсанчлан, U(ρ) параметрийн харилцан үйлчлэлийн потенциалын үндсэн дээр гелийн гетероген шинж чанарын ерөнхий дүгнэлтийг хийсэн. Хамтарсан боловсруулалтын явцад тархсан He-He атомын цацрагийн дифференциал ба салшгүй огтлолын туршилтын өгөгдөл, түүнчлэн термофизикийн өгөгдлийг хоёр дахь вирусийн коэффициент дээр 1473 К хүртэл өндөр температурт харгалзан үзсэн. зуурамтгай байдлын коэффициент нь 1600 К ба 2150 К хүртэл, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр дээр - 2400 К ба 2100 К хүртэл байна. Ажилд үзүүлсэн сэргээгдсэн потенциалыг үндэслэн β коэффициентийн лавлах утгын хүснэгтийг ( 5-аас 5000 К-ийн температурын хязгаарт гелийн T) ба α (T) -ийг тооцоолсон.
Эдгээр хүснэгтүүдийг Росстандарт хүлээн зөвшөөрч, Стандарт лавлагааны мэдээллийн улсын үйлчилгээнд (GSSSD) санал болгож буй өгөгдлийн ангиллыг хүлээн авсан. Лавлагааны утгуудын найдвартай байдлыг баталгаажуулах нь уг бүтээлд танилцуулсан бие даасан ерөнхий дүгнэлтүүдийн үр дүн бөгөөд энэ нь сүүлийн үеийн тооцоолсон алдааны хүрээнд олж авсан үндсэн туршилтын өгөгдөлтэй тохирч байна.
Энэ хэсэгт гелийн хийн термофизикийн шинж чанарыг тодорхойлсон параметрийн хүрээнд тооцоолох өгөгдлийг өгдөг: эх сурвалж, тооцооны илэрхийлэл, хэмжигдэхүүний хэмжээ, алдааны тооцоо, түүнчлэн тайлбар.
Гелийн термофизик шинж чанарыг тооцохдоо дараах харьцааг ашиглана: температур T = 300÷2500 К, даралт P = 0.1÷6 МПа.
Гелийн үндсэн тогтмолууд:
Атомын жин. A = 4.0033 ± 4× 10 - 6
Тодорхойхийн тогтмол R = 2077.27 ± 0.04 Ж/(кг К)
Хэвийн даралт T дахь буцлах цэг k = 4.22 К
Критик температур Ткр= 5.19 К
Чухал даралт Pкр= 0,227 МПа
Критик нягтралr кр= 70.2 кг/м 3 3
Тодорхой эзлэхүүн
Бодит хийн төлөв байдлын тэгшитгэлийг ашиглан тодорхой эзэлхүүнийг тооцоолохын тулд хоёр дахь вирусийн коэффициентийг харгалзан үзнэ, м 3 / кг:
V = 1/ r= RT/P+B(T) (1)
B(T) = α 1 Т* 1/2 + α 2 Т* 1/3 α 3 Т* 1/4 ,(1а)
Энд T* = T/10 4, K дахь T, α 1 = – 0.0436074 α 2 = 0.0591117; α 3 = – 0.0190460. B(T)-ийн тооцооллын нарийвчлал нь T = 300 - муж дахь температурт 2% байна.1300 К, ба - T = 1300 муж дахь температурт 5%- 2500к.
Тусгай изобар дулаан багтаамж. Ж/(кг K):
H p (T, P) = H по - [RT 2 ( г 2 Б/ г T 2)](P/RT), (2)
Хаана Hpo= 5R /2 = 5193.17 Дж/(кг К), температур Т-ийг К-д, Р даралтыг Р-д хэмжинэ. а. Туршилтын өгөгдлийн ойролцоо нарийвчлал нь 0.1% -иас доогуур биш юм.
Тусгай изохорын дулаан багтаамж, J /(кг К):
H v ( T, P) = Hvo- R (P/RT), (3)
Хаана Х vo = 3 R /2 = 3115.91 Ж/(кг К). Ойролцоогоор нарийвчлал нь 0.1% -иас хэтрэхгүй байна.
Адиабат экспонент (изентроп)
Изентропик индексийг ажлын дагуу өгсөн болно.
хязгаар гэж хаанаП ® 0к ® 5/3.
Дууны термодинамик хурд, м/с, :
(5)
P даралт P-д байна а, T температурыг К-ээр хэмждэг.
Тусгай энтальпи Ж/кг, :
(6)
Хаана ДЭ о= H p o Т = 5193.17 Т, Ж/кг. Лавлах цэг нь хамгийн тохиромжтой хийн төлөв юм (0 К). Ойролцоогоор нарийвчлал (T = 300 - 2500 К ба П 0.1-6 МПа хооронд) 0.1% -иас хэтрэхгүй байна.
Ажлын дагуу тусгай энтропи, J / (кг К):
(7)
Хаана
Т температурыг K, даралтаар хэмждэг P - in П а, П о = 0.101325 10 6 Па. T = 300 муж дахь температурын нарийвчлал - 2500 К ба муж дахь даралтанд P=0.1 6 МПа нь 0.1% -иас хэтрэхгүй.
Динамик зуурамтгай байдлын коэффициент, Па -тай, ажлаас өгсөн:
(8)
Хаана
(8а)
(8б)
Энд T * = T / 10 4, T нь K, P - Па, β 1 = 0.46041; β 2 = – 0.56991; β 3 = 0.19591; β 4 = – 0.03879; β 5 = 0.00259. T = 300 муж дахь температурын нарийвчлал - 1200 K нь 1.5% ба T = 1200 муж дахь температурт - 2500 К нь 2.5% байна.
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр , W / (m K), :
(9)
Хаана
(9а)
K 1 дээр үзүүлсэн, температурын хязгаарт нарийвчлал T = 300 - 1200 К нь 1.5% ба T = 1200 температурт - 2500 К нь 2.5% байна.
Доорх хүснэгтэд үзүүлсэн өгөгдлийг дээрх харьцааг ашиглан тооцоолно. Үүнээс гадна δ = β/ хамааралrкинематик зуурамтгай байдлын коэффициентийг тооцоолоход ашигладаг; γ = α/( Hp r) – коэффициентийн хувьд дулааны тархалт, ба ε = δ / γ– Prandtl тооны хувьд.
Бид дулааны багтаамжийн утгыг хассан Ндоорх хүснэгтээс, учир нь судалж буй температурын мужид дулааны багтаамж бага зэрэг өөрчлөгдөж, 5.193 Ж/(г К) тэнцүү байна.
