Bir vücudun iç enerjisi, dış kuvvetlerin çalışması nedeniyle değişebilir. Isı transferi sırasında iç enerjideki değişimi karakterize etmek için, ısı miktarı adı verilen ve Q ile gösterilen bir miktar eklenir.
Uluslararası sistemde ısının, iş ve enerjinin birimi joule'dür: = = = 1 J.
Uygulamada bazen ısı miktarının sistemik olmayan bir birimi olan kalori kullanılır. 1 cal. = 4,2 J.
“Isı miktarı” teriminin talihsiz olduğu unutulmamalıdır. Vücutların ağırlıksız, yakalanması zor bir sıvı - kalori içerdiğine inanıldığı bir zamanda tanıtıldı. Isı alışverişi sürecinin, bir vücuttan diğerine akan kalorinin belirli bir miktarda ısıyı da beraberinde taşıması gerçeğinden oluştuğu varsayılmaktadır. Artık maddenin yapısına ilişkin moleküler kinetik teorinin temellerini bilerek, bedenlerde kalori olmadığını, vücudun iç enerjisini değiştirme mekanizmasının farklı olduğunu anlıyoruz. Ancak geleneğin gücü büyüktür ve ısının doğası hakkındaki yanlış fikirlere dayanarak ortaya atılan bir terimi kullanmaya devam ediyoruz. Aynı zamanda ısı transferinin doğasını anlamak için bu konudaki yanılgıları da tamamen göz ardı etmemek gerekir. Aksine, ısı akışı ile varsayımsal bir kalorik sıvının akışı, ısı miktarı ve kalori miktarı arasında bir analoji kurarak, belirli problem sınıflarını çözerken, devam eden süreçleri görselleştirmek ve doğru şekilde yapmak mümkündür. problemleri çöz. Sonunda, ısı transfer süreçlerini açıklayan doğru denklemler, bir zamanlar kalorinin bir ısı taşıyıcısı olarak kullanılmasıyla ilgili yanlış fikirlere dayanarak elde edilmişti.
Isı değişimi sonucu oluşabilecek süreçleri daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Deney tüpünün içerisine bir miktar su dökün ve ağzını bir tıpa ile kapatın. Test tüpünü bir standa sabitlenmiş bir çubuğa asıyoruz ve altına açık bir alev yerleştiriyoruz. Test tüpü alevden belli bir miktar ısı alır ve içindeki sıvının sıcaklığı yükselir. Sıcaklık arttıkça sıvının iç enerjisi artar. Yoğun bir buharlaşma süreci meydana gelir. Genişleyen sıvı buharlar, tıpayı test tüpünden dışarı itmek için mekanik iş yapar.
Bir arabaya monte edilmiş bir parça pirinç borudan yapılmış bir top modeliyle başka bir deney yapalım. Borunun bir tarafı, içinden bir pimin geçirildiği ebonit tapa ile sıkıca kapatılmıştır. Teller, aydınlatma ağından voltajın sağlanabileceği terminallerde biten pim ve tüpe lehimlenir. Top modeli bu nedenle bir tür elektrikli kazandır.
 |
Top namlusuna bir miktar su dökün ve tüpü lastik bir tıpa ile kapatın. Silahı bir güç kaynağına bağlayalım. Sudan geçen elektrik akımı onu ısıtır. Su kaynar ve bu da yoğun buhar oluşumuna yol açar. Su buharının basıncı artar ve son olarak tapayı silah namlusundan dışarı itme işini yaparlar.
Tabanca, geri tepme nedeniyle, tapanın çıkış yönünün tersi yönde yuvarlanır.
Her iki deneyim de aşağıdaki koşullarla birleşiyor. Sıvının çeşitli şekillerde ısıtılması sürecinde sıvının sıcaklığı ve buna bağlı olarak iç enerjisi arttı. Sıvının yoğun bir şekilde kaynatılıp buharlaşması için ısıtmaya devam etmek gerekiyordu.
Sıvı buharlar iç enerjileri nedeniyle mekanik iş yaptı.
 |
Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının kütlesine, sıcaklık değişimlerine ve madde türüne bağlılığını araştırıyoruz. Bu bağımlılıkları incelemek için su ve yağ kullanacağız. (Deneyde sıcaklığı ölçmek için, ayna galvanometreye bağlanan bir termokupldan yapılmış bir elektrik termometresi kullanılmıştır. Bir termokupl bağlantısı, sabit sıcaklığı sağlamak için soğuk su dolu bir kaba indirilir. Diğer termokupl bağlantısı, sıvının sıcaklığını ölçer. çalışma aşamasındadır).
Deneyim üç seriden oluşuyor. İlk seride, belirli bir sıvının (bizim durumumuzda su) sabit kütlesi için, onu ısıtmak için gereken ısı miktarının sıcaklık değişimlerine bağımlılığı incelenmiştir. Aralarında doğru orantılı bir ilişki olduğunu varsayarak, sıvının ısıtıcıdan (elektrikli ocak) aldığı ısı miktarını ısıtma süresine göre değerlendireceğiz. Deney sonucunun bu varsayıma uygun olması için elektrikli ocaktan ısıtılan gövdeye sabit bir ısı akışının sağlanması gerekir. Bunu yapmak için elektrikli soba önceden açıldı, böylece deneyin başlangıcında yüzeyinin sıcaklığı değişmeyi bırakacaktı. Deney sırasında sıvıyı daha eşit bir şekilde ısıtmak için, onu termokuplun kendisini kullanarak karıştıracağız. Işık noktası terazinin kenarına ulaşana kadar termometre okumalarını düzenli aralıklarla kaydedeceğiz.
Şu sonuca varalım: Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı ile sıcaklığındaki değişim arasında doğru orantılı bir ilişki vardır.
İkinci deney dizisinde, sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde, farklı kütlelerdeki aynı sıvıları ısıtmak için gereken ısı miktarlarını karşılaştıracağız.
Elde edilen değerlerin karşılaştırılmasında kolaylık sağlamak amacıyla, ikinci deney için suyun kütlesi birinci deneye göre iki kat daha az olarak alınacaktır.
Termometre okumalarını düzenli aralıklarla tekrar kaydedeceğiz.
Birinci ve ikinci deneylerin sonuçları karşılaştırıldığında aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir.
Üçüncü deney dizisinde, sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde eşit kütlelerdeki farklı sıvıları ısıtmak için gereken ısı miktarlarını karşılaştıracağız.
İlk deneyde kütlesi suyun kütlesine eşit olan yağı elektrikli ocakta ısıtacağız. Termometre okumalarını düzenli aralıklarla kaydedeceğiz.
Deneyin sonucu, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının, sıcaklığındaki değişiklikle doğru orantılı olduğu sonucunu doğruluyor ve ayrıca bu ısı miktarının madde türüne bağımlılığını da gösteriyor.
Deneyde yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha az olan yağ kullanıldığı ve yağı belirli bir sıcaklığa kadar ısıtmak suyu ısıtmaktan daha az ısı gerektirdiğinden, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının onun sıcaklığına bağlı olduğu varsayılabilir. yoğunluk.
Bu varsayımı test etmek için eşit kütlelerdeki su, parafin ve bakırı sabit güçlü bir ısıtıcı üzerinde aynı anda ısıtacağız.
Aynı süre sonunda bakırın sıcaklığı suyun sıcaklığından yaklaşık 10 kat, parafinin sıcaklığı ise yaklaşık 2 kat daha yüksektir.
Ancak bakırın yoğunluğu sudan daha yüksek, parafinin yoğunluğu ise daha düşüktür.
Deneyimler, ısı alışverişinde yer alan cisimlerin yapıldığı maddelerin sıcaklık değişim hızını karakterize eden miktarın yoğunluk olmadığını göstermektedir. Bu miktara maddenin özgül ısı kapasitesi denir ve c harfiyle gösterilir.
 |
Farklı maddelerin spesifik ısı kapasitelerini karşılaştırmak için özel bir cihaz kullanılır. Cihaz, ince bir parafin plakasının ve içinden geçen çubuklu bir şeridin tutturulduğu raflardan oluşur. Çubukların uçlarına eşit kütleli alüminyum, çelik ve pirinç silindirler sabitlenmiştir.
Silindirleri sıcak ocağın üzerinde duran su dolu bir kaba batırarak aynı sıcaklığa ısıtalım. Sıcak silindirleri raflara sabitleyelim ve bağlantı elemanlarından kurtaralım. Silindirler aynı anda parafin plakasına temas eder ve parafini eriterek içine batmaya başlar. Aynı kütledeki silindirlerin sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde parafin plakasına daldırılma derinliği farklı çıkıyor.
Deneyimler alüminyum, çelik ve pirincin spesifik ısı kapasitelerinin farklı olduğunu göstermektedir.
Katıların erimesi, sıvıların buharlaşması ve yakıtın yanması ile ilgili uygun deneyler yaptıktan sonra aşağıdaki niceliksel bağımlılıkları elde ederiz.
Belirli büyüklüklerin birimlerini elde etmek için, bunların karşılık gelen formüllerden ve ısı birimleri - 1 J, kütle - 1 kg ve özgül ısı kapasitesi - 1 K yerine elde edilen ifadelerle ifade edilmesi gerekir.
Şu birimleri elde ederiz: özgül ısı kapasitesi – 1 J/kg·K, diğer özgül ısılar: 1 J/kg.
Tanım
Isı miktarı ya da sadece sıcaklık($Q$), termal iletkenlik veya radyasyon süreçlerinde, iş yapılmadan, daha yüksek sıcaklığa sahip cisimlerden daha düşük sıcaklığa sahip cisimlere aktarılan iç enerjidir.
Joule, SI sistemindeki ısı miktarının ölçüm birimidir
Isı birimi termodinamiğin birinci yasasından elde edilebilir:
\[\Delta Q=A+\Delta U\ \left(1\right),\]
burada $A$ termodinamik sistemin işidir; $\Delta U$ - sistemin iç enerjisindeki değişiklik; $\Delta Q$ sisteme sağlanan ısı miktarıdır.
Yasa (1)'den ve hatta onun izotermal süreç versiyonundan:
\[\Delta Q=A\ \left(2\right).\]
Açıkçası, Uluslararası Birim Sisteminde (SI), joule (J) bir enerji ve iş birimidir.
Enerjinin tanımını ($E$) aşağıdaki biçimde kullanırsak joule'ü temel birimlerle ifade etmek kolaydır:
burada $c$ ışık hızıdır; $m$ vücut ağırlığıdır. İfade (2)'ye dayanarak, elimizde:
\[\left=\left=kg\cdot (\left(\frac(m)(s)\right))^2=\frac(kg\cdot m^2)(s^2).\]
Tüm standart SI önekleri, ondalık alt katları ve katları ifade eden joule ile birlikte kullanılır. Örneğin, $1kJ=(10)^3J$; 1MJ =$(10)^6J$; 1 GJ=$(10)^9J$.
Erg, CGS sistemindeki ısı miktarının ölçüm birimidir
CGS sisteminde (santimetre, gram, saniye) ısı erg (erg) cinsinden ölçülür. Bu durumda bir erg şuna eşittir:
Dikkate alınarak:
joule ve erg arasındaki ilişkiyi elde ederiz:
Kalori - ısı miktarının ölçü birimi
Kalori, ısı miktarını ölçmek için sistem dışı bir birim olarak kullanılır. Bir kalori, bir kilogram ağırlığındaki suyun bir santigrat derece ısıtılması için aktarılması gereken ısı miktarına eşittir. Joule ile kalori arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:
Daha kesin olmak gerekirse, şunları ayırt ederler:
- Uluslararası kalori, şuna eşittir: \
- termokimyasal kalori: \
- Termal ölçümlerde kullanılan 15 derece kalori: \
Kaloriler genellikle ondalık öneklerle kullanılır, örneğin: kcal (kilokalori) $1kcal=(10)^3cal$; Mcal (megakalori) 1 Mcal =$(10)^6cal$; Gcal (gigakalori) 1 Gcal=$(10)^9cal$.
Bazen bir kilokaloriye büyük kalori veya kilokalori denir.
Çözümlü problem örnekleri
örnek 1
Egzersiz yapmak.$t_1=0(\rm()^\circ\!C)$'dan $t_2=100(\rm()^\circ\'e ısıtıldığında $m=0,2$kg ağırlığındaki hidrojen ne kadar ısı emer? ! C)$ sabit basınçta mı? Cevabınızı kilojoule cinsinden yazın.
Çözüm. Termodinamiğin birinci yasasını yazalım:
\[\Delta Q=A+\Delta U\ \left(1.1\right).\]
\[\Delta U=\frac(i)(2)\frac(m)(\mu )R\Delta T\ \left(1,2\right),\]
burada $i=5$ hidrojen molekülünün serbestlik derecesinin sayısıdır; $\mu =2\cdot (10)^(-3)\frac(kg)(mol)$; $R=8.31\ \frac(J)(mol\cdot K)$; $\Delta T=t_2-t_1$. Koşullu olarak izobarik bir süreçle uğraşıyoruz. İzobarik bir süreçteki iş şuna eşittir:
(1.2) ve (1.3) ifadelerini dikkate alarak, izobarik bir süreç için termodinamiğin birinci yasasını şu forma dönüştürüyoruz:
\[\Delta Q=\frac(m)(\mu )R\Delta T\ +\frac(i)(2)\frac(m)(\mu )R\Delta T=\frac(m)(\ mu )R\Delta T\left(1+\frac(i)(2)\right)\ \left(1,4\right).\]
Formül (1.4) kullanılarak hesaplanırsa ısının hangi birimlerle ölçüldüğünü kontrol edelim:
\[\left[\Delta Q\right]=\left[\frac(m)(\mu )R\Delta T\left(1+\frac(i)(2)\right)\right]=\left [\frac(m)(\mu )R\Delta T\sağ]=\frac(\left)(\left[\mu \right])\left\left[\Delta T\right]=\frac(kg )(kg/mol)\cdot \frac(J)(mol\cdot K)\cdot K=J.\]
Hesaplamaları yapalım:
\[\Delta Q=\frac(0,2)(2 (10)^(-3))\cdot 8,31\cdot 100\left(1+\frac(5)(2)\right)\approx 291\cdot ( 10)^3\left(J\right)=291\ \left(kJ\right).\]
Cevap.$\Delta Q=291\ $ kJ
Örnek 2
Egzersiz yapmak. Kütlesi $m=1\g$ olan helyum, Şekil 1'de gösterilen süreçte 100 K kadar ısıtıldı. Gaza ne kadar ısı aktarılır? Cevabınızı GHS birimleri cinsinden yazın.
Çözüm.Şekil 1 izokorik bir süreci göstermektedir. Böyle bir süreç için termodinamiğin birinci yasasını şu şekilde yazarız:
\[\Delta Q=\Delta U\ \left(2.1\right).\]
İç enerjideki değişimi şu şekilde buluruz:
\[\Delta U=\frac(i)(2)\frac(m)(\mu )R\Delta T\ \left(2,2\right),\]
burada $i=3$ bir helyum molekülünün serbestlik derecesinin sayısıdır; $\mu =4\frac(g)(mol)$; $R=8.31\cdot (10)^7\ \frac(erg)(mol\cdot K)$; $\Delta T=100\ K.$ Tüm değerler SGS'de yazılıdır. Hesaplamaları yapalım:
\[\Delta Q=\frac(3)(2)\cdot \frac(1)(4)\cdot 8.31\cdot (10)^7\cdot 100\approx 3\cdot (10)^9( erg) \ \]
Cevap.$\Delta Q=3\cdot (10)^9$ erg
Zaten bildiğimiz gibi, bir cismin iç enerjisi hem iş yaparken hem de ısı transferi yoluyla (iş yapmadan) değişebilir. İş ile ısı miktarı arasındaki temel fark, işin sistemin iç enerjisini dönüştürme sürecini belirlemesidir ve buna enerjinin bir türden diğerine dönüşümü eşlik eder.
İç enerjide bir değişiklik olması durumunda ısı transferi enerjinin bir vücuttan diğerine aktarımı nedeniyle gerçekleştirilir termal iletkenlik, radyasyon veya konveksiyon.
Cismin ısı transferi sırasında kaybettiği veya kazandığı enerjiye denir. ısı miktarı.
Isı miktarını hesaplarken, onu hangi miktarların etkilediğini bilmeniz gerekir.
İki kabı iki özdeş brülör kullanarak ısıtacağız. Kaplardan birinde 1 kg, diğerinde 2 kg su bulunmaktadır. Her iki kaptaki suyun sıcaklığı başlangıçta aynıdır. Her iki kap da eşit miktarda ısı almasına rağmen, kaplardan birindeki suyun aynı anda daha hızlı ısındığını görebiliriz.
Böylece şu sonuca varıyoruz: Belirli bir cismin kütlesi ne kadar büyükse, sıcaklığını aynı derece kadar azaltmak veya artırmak için harcanması gereken ısı miktarı da o kadar büyük olur.
Bir cisim soğuduğunda, kütlesi ne kadar büyük olursa, komşu nesnelere de o kadar fazla ısı verir.
Hepimiz biliyoruz ki, dolu bir su ısıtıcısını 50°C sıcaklığa ısıtmamız gerekiyorsa, bu işlem için aynı hacimde su içeren bir su ısıtıcısını yalnızca 100°C'ye ısıtmaktan daha az zaman harcayacağız. Birinci durumda suya ikinci duruma göre daha az ısı verilecektir.
Bu nedenle, ısıtma için gereken ısı miktarı doğrudan şunlara bağlıdır: kaç derece vücut ısınabilir. Şu sonuca varabiliriz: ısı miktarı doğrudan vücut sıcaklığındaki farka bağlıdır.
Ancak suyu ısıtmak için değil, yağ, kurşun veya demir gibi başka bir maddeyi ısıtmak için gereken ısı miktarını belirlemek mümkün müdür?
Bir kabı suyla, diğerini bitkisel yağla doldurun. Su ve yağın kütleleri eşittir. Her iki kabı da aynı brülörlerde eşit şekilde ısıtacağız. Deneye bitkisel yağ ve suyun eşit başlangıç sıcaklıklarında başlayalım. Beş dakika sonra, ısıtılmış yağın ve suyun sıcaklıklarını ölçtüğümüzde, her iki sıvının da aynı miktarda ısı almasına rağmen yağın sıcaklığının suyun sıcaklığından çok daha yüksek olduğunu fark edeceğiz.
Açık sonuç şudur: Eşit kütlelerdeki yağ ve suyu aynı sıcaklıkta ısıtırken farklı miktarlarda ısı gerekir.
Ve hemen başka bir sonuca varıyoruz: Bir vücudu ısıtmak için gereken ısı miktarı doğrudan vücudun oluştuğu maddeye (maddenin türü) bağlıdır.
Bu nedenle, bir cismi ısıtmak için gereken (veya soğurken açığa çıkan) ısı miktarı doğrudan cismin kütlesine, sıcaklığının değişkenliğine ve maddenin türüne bağlıdır.
Isı miktarı Q sembolü ile gösterilir. Diğer farklı enerji türleri gibi, ısı miktarı da joule (J) veya kilojoule (kJ) cinsinden ölçülür.
1 kJ = 1000 J
Ancak tarih, bilim adamlarının ısı miktarını fizikte enerji kavramının ortaya çıkmasından çok önce ölçmeye başladıklarını göstermektedir. O zamanlar ısı miktarını ölçmek için özel bir birim geliştirildi - kalori (cal) veya kilokalori (kcal). Kelimenin Latince kökleri vardır, kalori - ısı.
1 kcal = 1000 cal
Kalori– 1 g suyu 1°C ısıtmak için gereken ısı miktarıdır
1 kal = 4,19 J ≈ 4,2 J
1 kcal = 4190 J ≈ 4200 J ≈ 4,2 kJ
Hala sorularınız mı var? Ödevinizi nasıl yapacağınızı bilmiyor musunuz?
Bir öğretmenden yardım almak için kaydolun.
İlk ders ücretsiz!
web sitesi, materyalin tamamını veya bir kısmını kopyalarken kaynağa bir bağlantı gereklidir.
Bu derste ısı miktarı kavramı tartışılmaktadır.
Bu noktaya kadar ısı, enerji veya bunların transferiyle ilgili genel özellikleri ve olayları ele aldıysak, şimdi bu kavramların niceliksel özelliklerini tanımanın zamanı geldi. Daha doğrusu, ısı miktarı kavramını tanıtın. Enerji ve ısı dönüşümlerine ilişkin diğer tüm hesaplamalar bu konsepte dayanacaktır.
Tanım
Isı miktarıısı transferi yoluyla aktarılan enerjidir.
Şu soruyu ele alalım: Bu miktardaki ısıyı nasıl ifade edeceğiz?
Isı miktarı şuna bağlıdır: içsel enerji dolayısıyla vücut enerji aldığında iç enerjisi artar, verdiğinde azalır (Şekil 1).
Pirinç. 1. Isı miktarı ile iç enerji arasındaki ilişki
Vücut ısısı hakkında da benzer sonuçlar çıkarılabilir (Şekil 2).
Pirinç. 2. Isı miktarı ile sıcaklık arasındaki ilişki
İç enerji joule (J) cinsinden ifade edilir. Bu, ısı miktarının da joule (SI cinsinden) cinsinden ölçüldüğü anlamına gelir:
Isı miktarının standart tanımı.
Neye bağlı olduğunu bulmak için 3 deney yapacağız.
Deney No.1
İki özdeş cismi ele alalım, ancak kütleleri farklı. Örneğin, iki özdeş tavayı alıp içlerine farklı miktarlarda (aynı sıcaklıkta) su dökelim.
Açıkçası, daha fazla su içeren tencereyi kaynatmak daha fazla zaman alacaktır. Yani daha fazla ısı sağlaması gerekecek.
Bundan, ısı miktarının kütleye bağlı olduğu sonucuna varabiliriz (doğru orantılı - kütle ne kadar büyükse, ısı miktarı da o kadar büyük olur).
Pirinç. 3. Deney No. 1
Deney No.2
İkinci deneyde aynı kütledeki cisimleri farklı sıcaklıklara ısıtacağız. Yani, aynı kütleye sahip iki tava suyu alıp birini 0'ye, diğerini örneğin 0'a kadar ısıtalım.
Açıkçası, tavayı daha yüksek bir sıcaklığa ısıtmak için daha fazla zaman alacaktır, yani daha fazla ısı vermesi gerekecektir.
Bundan, ısı miktarının sıcaklık farkına bağlı olduğu sonucuna varabiliriz (doğru orantılı - sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, ısı miktarı da o kadar büyük olur).
Pirinç. 4. Deney No. 2
Deney No.3
Üçüncü deneyde ısı miktarının maddenin özelliklerine bağlılığını ele alacağız. Bunu yapmak için iki tava alın ve birine su, diğerine ayçiçek yağı dökün. Bu durumda suyun ve yağın sıcaklıkları ve kütleleri aynı olmalıdır. Her iki tavayı da aynı sıcaklığa ısıtacağız.
Bir tava suyu ısıtmak daha uzun sürecektir, bu da daha fazla ısı vermesi gerekeceği anlamına gelir.
Bundan, ısı miktarının maddenin türüne bağlı olduğu sonucuna varabiliriz (bir sonraki derste tam olarak nasıl olduğu hakkında daha fazla konuşacağız).
Pirinç. 5. Deney No. 3
Deneylerden sonra bunun şunlara bağlı olduğu sonucuna varabiliriz:
- vücut ağırlığından;
- sıcaklığındaki değişiklikler;
- bir tür madde.
Dikkate aldığımız tüm durumlarda, faz geçişlerinden (yani bir maddenin toplam halindeki değişikliklerden) bahsetmediğimizi belirtelim.
Aynı zamanda ısı miktarının sayısal değeri de ölçü birimlerine bağlı olabilir. SI birimi olan joule'e ek olarak ısı miktarı için başka bir ölçü birimi kullanılır: kalori(“ısı”, “sıcaklık” olarak çevrilir).
Bu oldukça küçük bir değer olduğundan kilokalori kavramı daha sık kullanılır: 
. Bu değer, suyun ısıtılması için aktarılması gereken ısı miktarına karşılık gelir.
Bir sonraki derste bir madde ile ısı miktarını ilişkilendiren özgül ısı kapasitesi kavramına bakacağız.
Kaynakça
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizik 8. - M .: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fizik 8. - M .: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizik 8. - M .: Aydınlanma.
- İnternet portalı “festival.1september.ru” ()
- İnternet portalı “class-fizika.narod.ru” ()
- İnternet portalı “school.xvatit.com” ()
Ev ödevi
- Sayfa 20, paragraf 7, 1-6 numaralı sorular. Peryshkin A.V. Fizik 8. - M .: Bustard, 2010.
- Göldeki su neden gece boyunca sahildeki kumdan çok daha az soğuyor?
- Gece ve gündüz arasında keskin sıcaklık değişimlerinin olduğu bir iklime neden keskin karasal denir?
“...- Sana kaç papağan sığar ki, boyun bu kadar.
- Gerçekten ihtiyacım var! Bu kadar çok papağan yutmayacağım!...”
“38 Papağan” filminden
Uluslararası SI (Uluslararası Birim Sistemi) kurallarına göre, termal enerji miktarı veya ısı miktarı Joule [J] cinsinden ölçülür ve ayrıca kiloJoule [kJ] = 1000 J., MegaJoule [MJ] gibi birden fazla birim vardır. = 1.000.000 J, GigaJoule [ GJ] = 1.000.000.000 J. vb. Bu termal enerji ölçüm birimi ana uluslararası birimdir ve çoğunlukla bilimsel ve bilimsel-teknik hesaplamalarda kullanılır.
Bununla birlikte, hepimiz en az bir kez ısı miktarının (veya basitçe ısının) başka bir ölçüm biriminin kalori olduğunu ve ayrıca kilo, Giga ve Mega öneklerinin olduğu kilokalori, Megakalori ve Gigakalori olduğunu biliyor veya duymuşuzdur. demek istediğim, yukarıdaki Joule'lu örneğe bakın. Ülkemizde, tarihsel olarak, ister elektrik, gaz veya pelet kazanlarıyla ısıtma olsun, ısıtma tarifelerini hesaplarken, tam olarak bir Gigakalori termal enerjinin maliyetini dikkate almak gelenekseldir.
Peki Gigakalori, kiloWatt, kiloWatt*saat veya kiloWatt/saat ve Joule nedir ve birbirleriyle nasıl ilişkilidir?, bu makalede öğreneceksiniz.
Yani, termal enerjinin temel birimi daha önce de belirtildiği gibi Joule'dür. Ancak ölçü birimlerinden bahsetmeden önce, prensip olarak günlük düzeyde termal enerjinin ne olduğunu, nasıl ve neden ölçüleceğini açıklamak gerekir.
Hepimiz çocukluğumuzdan beri ısınmak (termal enerji almak) için bir şeyi ateşe vermemiz gerektiğini biliyoruz, bu yüzden hepimiz ateş yaktık; ateşin geleneksel yakıtı odundur. Bu nedenle, açıkçası, yakıt yakıldığında (herhangi bir: odun, kömür, pelet, doğal gaz, dizel yakıt) termal enerji (ısı) açığa çıkar. Ancak örneğin farklı hacimlerdeki suyu ısıtmak için farklı miktarlarda yakacak odun (veya başka yakıt) gerekir. İki litre suyu ısıtmak için birkaç ateşin yeterli olduğu ve tüm kamp için yarım kova çorba hazırlamak için birkaç demet yakacak odun stoklamanız gerektiği açıktır. Isı miktarı ve yakacak odun demetleri ve çorba kovaları ile yakıtın yanma ısısı gibi katı teknik miktarları ölçmemek için, ısıtma mühendisleri açıklık ve düzen getirmeye karar verdiler ve ısı miktarı için bir birim icat etmeye karar verdiler. Bu birimin her yerde aynı olması için şu şekilde tanımlanıyordu: Normal şartlarda (atmosfer basıncında) bir kilogram suyu bir derece ısıtmak için 4.190 kalori yani 4,19 kilokalori gerekir, dolayısıyla bir gram suyu ısıtmak için 4.19 kilokalori gerekir. bin kat daha az ısı yeterli olacaktır – 4,19 kalori.
Kalori, uluslararası termal enerji birimi Joule ile aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir:
1 kalori = 4,19 Joule.
Böylece 1 gram suyu 1 derece ısıtmak için 4,19 Joule termal enerjiye, 1 kg suyu ısıtmak için ise 4.190 Joule ısıya ihtiyaç duyulacaktır.
Teknolojide, termal (ve diğer) enerjinin ölçüm biriminin yanı sıra, bir güç birimi de vardır ve uluslararası sisteme (SI) göre bu Watt'tır. Güç kavramı aynı zamanda ısıtma cihazları için de geçerlidir. Bir ısıtma cihazı 1 saniyede 1 Joule termal enerji verebiliyorsa gücü 1 Watt'tır. Güç, bir cihazın birim zaman başına belirli miktarda enerji (bizim durumumuzda termal enerji) üretme (yaratma) yeteneğidir. Su ile örneğimize dönelim, bir kilogram (ya da bir litre, su durumunda, bir kilogram bir litreye eşittir) suyu bir santigrat derece (ya da Kelvin, fark etmez) kadar ısıtmak için, bir sıcaklığa ihtiyacımız var. 1 kilokalori veya 4.190 J termal enerji gücü. Bir kilogram suyu 1 saniyede 1 derece ısıtmak için aşağıdaki güce sahip bir cihaza ihtiyacımız var:
4190 J./1 s. = 4,190 W. veya 4,19 kW.
Bir kilogram suyumuzu aynı saniyede 25 derece ısıtmak istiyorsak, o zaman yirmi beş kat daha fazla güce ihtiyacımız olacak, yani.
4,19*25 =104,75 kW.
Böylece gücün 104,75 kW olduğu sonucuna varabiliriz. 1 litre suyu 1 saniyede 25 derece ısıtır.
Watt ve kilowatt'a ulaştığımıza göre, onlar hakkında da bir şeyler söylemeliyiz. Daha önce de belirtildiği gibi Watt, kazanın termal gücünü de içeren bir güç birimidir, ancak gaz kazanlarına ek olarak insanlık, gücü elbette aynı kilovat cinsinden ölçülen elektrikli kazanlara da aşinadır ve bunlar pelet veya gaz değil, miktarı kilovat saat cinsinden ölçülen elektrik tüketir. Enerji birimi kilowatt*saat'in (yani kilowatt'ın saatle çarpılması, bölünmemesi) doğru yazılması, kW/saat yazılması hatadır!
Elektrikli kazanlarda elektrik enerjisi termal enerjiye (Joule ısısı denir) dönüştürülür ve kazan 1 kWh elektrik tüketiyorsa ne kadar ısı üretti? Bu basit soruyu cevaplamak için basit bir hesaplama yapmanız gerekir.
KiloWatt'ı kiloJoule/saniyeye (saniyede kiloJoule) ve saatleri saniyeye dönüştürelim: bir saatte 3.600 saniye vardır, şunu elde ederiz:
1 kW*saat = [1 kJ/s]*3600 s.=1.000 J *3600 s = 3.600.000 Joule veya 3,6 MJ.
Bu yüzden,
1 kW*saat = 3,6 MJ.
Buna karşılık 3,6 MJ/4,19 = 0,859 Mcal = 859 kcal = 859.000 cal. Enerji (termal).
Şimdi ısıtma mühendislerinin çeşitli yakıt türleri için fiyatını hesaplamayı sevdiği Gigakalorilere geçelim.
1 Gcal = 1.000.000.000 cal.
1.000.000.000 cal. = 4,19*1,000,000,000 = 4,190,000,000 J. = 4,190 MJ. = 4,19 GJ.
Veya 1 kW*saat = 3,6 MJ olduğunu bilerek, kilovat*saat başına 1 Gigakaloriyi yeniden hesaplayalım:
1 Gcal = 4190 MJ/3,6 MJ = 1.163 kW*saat!
Bu makaleyi okuduktan sonra ısı temini ile ilgili herhangi bir konuda firmamızın bir uzmanına danışmaya karar verirseniz, o zaman
