≡×ՄԵՆՈՒ

• Ինտերիեր
• Այգի
• Կահույք
• Շինանյութեր
• Տանիք

Ջերմային հաշվեկշռի հավասարման կիրառում. Ջերմության քանակի հաշվարկ. ջեռուցիչի արդյունավետությունը

Մինչ այժմ մենք դիտարկել ենք թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը, որը կիրառվում է գազերի նկատմամբ։ Տարբերակիչ հատկանիշգազն այն է, որ դրա ծավալը կարող է զգալիորեն տարբերվել: Հետևաբար, ըստ թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի, Q գազին փոխանցվող ջերմության քանակը հավասար է գազի կատարած աշխատանքի և նրա ներքին էներգիայի փոփոխության գումարին.

Q = ∆U + A գ.

Այս բաժնում մենք կքննարկենք այն դեպքերը, երբ որոշակի քանակությամբ ջերմություն է փոխանցվում հեղուկին կամ պինդին: Երբ ջեռուցվում կամ սառչում են, դրանք փոքր-ինչ փոխվում են ծավալով, ուստի ընդլայնման ժամանակ նրանց կատարած աշխատանքը սովորաբար անտեսվում է: Հետևաբար, հեղուկների և պինդ մարմինների համար թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը կարելի է գրել այսպես

Այս հավասարման պարզությունը, սակայն, խաբուսիկ է:

Փաստն այն է, որ մարմնի ներքին էներգիան միայն նրա բաղկացուցիչ մասնիկների քաոսային շարժման ընդհանուր կինետիկ էներգիան է միայն այն դեպքում, երբ այս մարմինը իդեալական գազ է։ Այս դեպքում, ինչպես արդեն գիտենք, ներքին էներգիան ուղիղ համեմատական ​​է բացարձակ ջերմաստիճանին (§ 42): Հեղուկներում և պինդ մարմիններում կարևոր դեր է խաղում մասնիկների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան։ Եվ, ինչպես ցույց է տալիս փորձը, այն կարող է փոխվել նույնիսկ մշտական ​​ջերմաստիճանում:

Օրինակ, եթե որոշակի քանակությամբ ջերմություն փոխանցվում է ջրի և սառույցի խառնուրդին, ապա դրա ջերմաստիճանը կմնա հաստատուն (հավասար է 0 ºС), մինչև ամբողջ սառույցը հալվի: (Այդ պատճառով է, որ սառույցի հալման ջերմաստիճանը ժամանակին որպես հղման կետ է ընդունվել Ցելսիուսի սանդղակը որոշելու համար): Այս դեպքում մատակարարվող ջերմությունը ծախսվում է մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան մեծացնելու վրա. բյուրեղը վերածվում է հեղուկի, անհրաժեշտ է էներգիա ծախսել բյուրեղային ցանցը ոչնչացնելու վրա:

Նմանատիպ երևույթը տեղի է ունենում եռման ժամանակ. եթե որոշակի քանակությամբ ջերմություն փոխանցվում է ջրին եռման կետում, նրա ջերմաստիճանը կմնա հաստատուն (նորմալ ջերմաստիճանում հավասար է 100 ºС): մթնոլորտային ճնշում) մինչև ամբողջ ջուրը չվերանա։ (Այդ իսկ պատճառով այն ընտրվել է որպես Ցելսիուսի սանդղակի երկրորդ հղման կետ:) Այս դեպքում մատակարարվող ջերմությունը նույնպես ծախսվում է մոլեկուլային փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի ավելացման վրա։

Տարօրինակ կարող է թվալ, որ գոլորշիներում մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան ավելի մեծ է, քան ջրի մեջ: Ի վերջո, գազի մոլեկուլները գրեթե չեն փոխազդում միմյանց հետ, ուստի բնական է նրանց փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան ընդունել որպես զրոյական մակարդակ. Այդպես էլ անում են։ Բայց հետո հեղուկում մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան պետք է համարել բացասական։

Փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի այս նշանը բնորոշ է մարմիններ գրավելու համար։ Այս դեպքում մարմինների միջև հեռավորությունը մեծացնելու համար անհրաժեշտ է աշխատանք կատարել, այսինքն՝ մեծացնել դրանց փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան։ Իսկ եթե դրանից հետո այն հավասարվում է զրոյի, նշանակում է, որ մինչ այդ եղել է բացասական։

Այսպիսով, հեղուկների և պինդ մարմինների վիճակի փոփոխությունը, երբ նրանց փոխանցվում է որոշակի քանակությամբ ջերմություն, պետք է դիտարկել՝ հաշվի առնելով դրանց ագրեգացման վիճակը փոխելու հնարավորությունը։ Համախառն վիճակի փոփոխությունները կոչվում են փուլային անցումներ: Սա պինդ նյութի վերածումն է հեղուկի (հալեցում), հեղուկը պինդի (պինդացում կամ բյուրեղացում), հեղուկը գոլորշու (գոլորշիացում) և գոլորշին հեղուկի (խտացում):

Հեղուկների և պինդ մարմինների հետ տեղի ունեցող ջերմային երևույթներում էներգիայի պահպանման օրենքը կոչվում է ջերմային հաշվեկշռի հավասարում։
Եկեք նախ դիտարկենք ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը այն դեպքի համար, երբ ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում երկու մարմինների միջև, և դրանց ջերմափոխանակությունը այլ մարմինների հետ կարող է անտեսվել (փորձնականորեն, նման պայմաններ ստեղծելու համար օգտագործվում են կալորիմետրեր՝ անոթներ, որոնք ապահովում են դրանց պարունակության ջերմամեկուսացումը): .

Մենք դրական կհամարենք (ինչպես ավելի վաղ գազերի համար համարեցինք) մարմնին փոխանցվող ջերմության քանակը, եթե դրա արդյունքում մարմնի ներքին էներգիան մեծանում է, և բացասական, եթե ներքին էներգիան նվազում է: Այս դեպքում ջերմային հաշվեկշռի հավասարումն ունի ձևը

Q1 + Q2 = 0, (1)

որտեղ Q 1-ը երկրորդից առաջին մարմնին փոխանցվող ջերմության քանակն է, իսկ Q 2-ը առաջինից երկրորդ մարմնին փոխանցվող ջերմության քանակն է:

(1) հավասարումից երևում է, որ եթե մի մարմին ստանում է ջերմություն, ապա մյուս մարմինը տալիս է այն։ Ասեք, եթե Q 1 > 0, ապա Q 2< 0.

Եթե ​​ջերմության փոխանցումը տեղի է ունենում n մարմինների միջև, ապա ջերմային հաշվեկշռի հավասարումն ունի ձև

Q 1 + Q 2 + ... + Q n \u003d 0.

2. Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը առանց փուլային անցումների

Մարմինը կհամարենք միատարր, այսինքն՝ ամբողջությամբ բաղկացած մեկ նյութից (օրինակ՝ ջրի որոշակի զանգված, պողպատե կամ պղնձե ձուլակտոր և այլն)։ Նախ դիտարկենք այն դեպքը, երբ մարմնի ագրեգացման վիճակը չի փոխվում, այսինքն՝ փուլային անցում չկա։

Ֆիզիկայի հիմնական դպրոցական դասընթացից դուք գիտեք, որ այս դեպքում մարմնին փոխանցվող Q ջերմության քանակն ուղիղ համեմատական ​​է m մարմնի զանգվածին և նրա ջերմաստիճանի փոփոխությանը ∆t.

Այս բանաձևում և՛ Q, և՛ ∆t կարող են լինել և՛ դրական, և՛ բացասական արժեքներ:

Այս բանաձևում ներառված c մեծությունը կոչվում է այն նյութի տեսակարար ջերմունակություն, որից կազմված է մարմինը։ Սովորաբար ջերմային հաշվեկշռի հավասարման առաջադրանքներում օգտագործվում է ջերմաստիճանը Ցելսիուսի սանդղակի վրա: Մենք էլ նույնը կանենք։

1. Նկար 48.1-ում ներկայացված է երկու մարմինների ջերմաստիճանի կախվածությունը նրանց փոխանցվող ջերմության քանակից Q. Յուրաքանչյուր մարմնի զանգվածը 100 գ է:

ա) Ո՞ր մարմնի տեսակարար ջերմունակությունն է ավելի մեծ և քանի՞ անգամ։
բ) Որքա՞ն է յուրաքանչյուր մարմնի հատուկ ջերմունակությունը:

2. 20 ºС ջերմաստիճանում 150 գ ջուր պարունակող կալորիմետրի մեջ ընկղմում են՝ հանելով եռման ջրից։ մետաղական գլան. Հատուկ ջերմությունջուրը 4,2 կՋ / (կգ * Կ): Ընդունեք, որ ջերմային կորուստները կարող են անտեսվել:
ա) Բացատրեք, թե ինչու է հավասարումը ճիշտ

c m m m (t-ից - 100º) + c in m in (t-ից - 20º) = 0,

որտեղ c m և cv-ը տվյալ մետաղի և ջրի ջերմային հզորություններն են, համապատասխանաբար, m m և mv-ը մխոցի և ջրի զանգվածներն են, tk-ը կալորիմետրի պարունակության վերջնական ջերմաստիճանի արժեքն է, երբ դրանում ջերմային հավասարակշռություն է հաստատվում: .

բ) Վերոհիշյալ բանաձևի երկու անդամներից ո՞րն է դրական և որը բացասական: Բացատրեք ձեր պատասխանը:
գ) Որքա՞ն է այս մետաղի տեսակարար ջերմունակությունը, եթե մխոցի զանգվածը 100 գ է, իսկ վերջնական ջերմաստիճանը 25 ºС:
դ) Որքա՞ն է վերջնական ջերմաստիճանը, եթե բալոնը պատրաստված է ալյումինից, իսկ զանգվածը 100 գ է: Ալյումինի տեսակարար ջերմային հզորությունը կազմում է 0,92 կՋ / (կգ * Կ):
ե) Որքա՞ն է բալոնի զանգվածը, եթե այն պատրաստված է պղնձից և վերջնական ջերմաստիճանը 27 ºС է: Պղնձի տեսակարար ջերմային հզորությունը կազմում է 0,4 կՋ / (կգ * Կ):

Դիտարկենք այն դեպքը, երբ մեխանիկական էներգիան վերածվում է ներքին էներգիայի։ Անգլիացի ֆիզիկոս Ջ.Ջուլը փորձել է չափել, թե որքան տաք կլինի ջրվեժի ջուրը, երբ այն դիպչի գետնին։

3. Ո՞ր բարձրությունից պետք է ջուրը իջնի, որպեսզի գետնին դիպչելիս ջերմաստիճանը բարձրանա 1 ºС-ով: Ընդունեք, որ դրա պոտենցիալ էներգիայի կեսն անցնում է ջրի ներքին էներգիայի մեջ:

Ձեր ստացած պատասխանը կբացատրի, թե ինչու է գիտնականը ձախողվել: Հաշվի առեք, որ գիտնականը փորձեր է կազմակերպել իր հայրենիքում, որտեղ ամենաբարձր ջրվեժի բարձրությունը մոտ 100 մ է։

Եթե ​​մարմինը տաքացվում է էլեկտրական տաքացուցիչով կամ վառելիքի այրման միջոցով, ապա պետք է հաշվի առնել ջեռուցիչի արդյունավետությունը։ Օրինակ, եթե ջեռուցիչի արդյունավետությունը 60% է, դա նշանակում է, որ ջեռուցվող մարմնի ներքին էներգիայի աճը կազմում է վառելիքի այրման կամ էլեկտրական վառարանի աշխատանքի ընթացքում արտանետվող ջերմության 60%-ը։

Հիշում ենք նաև, որ m զանգվածով վառելիքի այրման ժամանակ անջատվում է Q ջերմության քանակը, որն արտահայտվում է բանաձևով.

որտեղ q է հատուկ ջերմությունայրման.

4. Կաթսայի մեջ 3 լիտր ջուրը 20 ºС ջերմաստիճանից եռման հասցնելու համար զբոսաշրջիկները պետք է կրակի մեջ այրեին 3 կգ չոր խոզանակի փայտ: Որքա՞ն է հրդեհի արդյունավետությունը որպես ջեռուցման սարք: Վերցրեք խոզանակի այրման հատուկ ջերմությունը, որը հավասար է 107 Ջ/կգ:

5. Էլեկտրական վառարանով փորձում են 10 լիտր ջուրը հասցնել եռման, բայց ջուրը չի եռում. երբ վառարանը միացված է, նրա ջերմաստիճանը մնում է հաստատուն՝ 100 ºС-ից ցածր։ Ջեռուցիչի հզորությունը 500 Վտ, արդյունավետությունը 90%։
ա) Որքա՞ն ջերմություն է 1 վրկ-ում փոխանցվում ջրին տաքացուցիչից.
բ) Որքա՞ն ջերմություն է փոխանցվում 1 վրկ-ում ջրից շրջակա օդին, երբ ջեռուցիչը միացված է, երբ ջրի ջերմաստիճանը մնում է հաստատուն:
գ) Որքա՞ն ջերմություն ջուրը կփոխանցի շրջակա օդին 1 րոպեում ջեռուցիչը անջատելուց անմիջապես հետո: Հաշվի առեք, որ այս ընթացքում ջրի ջերմաստիճանը էապես չի փոխվի։
դ) Որքա՞ն կնվազի ջրի ջերմաստիճանը 1 րոպեում տաքացուցիչն անջատելուց անմիջապես հետո:

3. Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը փուլային անցումների առկայության դեպքում

Հիշենք որոշ փաստեր, որոնք ձեզ հայտնի են ֆիզիկայի հիմնական դպրոցական դասընթացից:

Որպեսզի բյուրեղային պինդն ամբողջությամբ հալվի իր հալման կետում, անհրաժեշտ է նրան տեղեկացնել ջերմության Q քանակի մասին, որը համաչափ է մարմնի m զանգվածին.

Համաչափության λ գործակիցը կոչվում է միաձուլման հատուկ ջերմություն։ Այն թվայինորեն հավասար է ջերմության քանակին, որը պետք է փոխանցվի 1 կգ քաշով բյուրեղային մարմնին հալման կետում, որպեսզի այն ամբողջությամբ վերածվի հեղուկի: Միաձուլման տեսակարար ջերմության միավորը 1 Ջ/կգ է (ջոուլ/կիլոգրամ)։

Օրինակ՝ սառույցի հալման հատուկ ջերմությունը 330 կՋ/կգ է։

6. Ի՞նչ հասակի կարող է բարձրանալ 60 կգ կշռող մարդը, եթե նրա պոտենցիալ էներգիան ավելացվի մի քանակով, որը թվայինորեն հավասար է ջերմության քանակին, որն անհրաժեշտ է 0 ºС ջերմաստիճանում 1 կգ սառույցը հալեցնելու համար:

Խնդիրները լուծելիս կարևոր է հաշվի առնել, որ պինդ նյութը կսկսի հալվել միայն այն բանից հետո, երբ ամբողջը տաքանա մինչև հալման ջերմաստիճանը: Մարմնի ջերմաստիճանի կախվածության գրաֆիկի վրա նրան փոխանցվող ջերմության քանակից հալման գործընթացը հորիզոնական հատված է։

7. Նկար 48.2-ում ներկայացված է 1 կգ կշռող մարմնի ջերմաստիճանի կախվածության գրաֆիկը նրան փոխանցվող ջերմության քանակից:


ա) Որքա՞ն է մարմնի հատուկ ջերմունակությունը պինդ վիճակում.
բ) Ո՞րն է հալման կետը:
գ) Որքա՞ն է միաձուլման հատուկ ջերմությունը:
դ) Որքա՞ն է մարմնի ջերմունակությունը հեղուկ վիճակում:
ե) Ի՞նչ նյութից կարող է բաղկացած լինել այս մարմինը.

8. Երկաթե երկնաքարը թռչում է Երկրի մթնոլորտ: Երկաթի տեսակարար ջերմային հզորությունը 460 Ջ / (կգ * Կ), հալման կետը՝ 1540 ºС, հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 270 կՋ/կգ։ Մթնոլորտ մտնելուց առաջ չափեք երկնաքարի սկզբնական ջերմաստիճանը՝ -260 ºС: Ենթադրենք, որ երկնաքարի կինետիկ էներգիայի 80%-ը վերածվում է նրա ներքին էներգիայի, երբ այն շարժվում է մթնոլորտով։
ա) Որքա՞ն պետք է լինի երկնաքարի սկզբնական նվազագույն արագությունը, որպեսզի այն տաքանա մինչև իր հալման կետը:
բ) Երկնաքարի ո՞ր հատվածը կհալվի, եթե նրա սկզբնական արագությունը 1,6 կմ/վ է։

Եթե ​​փուլային անցումների առկայության դեպքում պահանջվում է գտնել մարմինների վերջնական ջերմաստիճանը, ապա առաջին հերթին անհրաժեշտ է պարզել, թե ինչպիսին կլինի վերջնական վիճակը։ Օրինակ, եթե սառույցի և ջրի զանգվածները և դրանց ջերմաստիճանը տրված են սկզբնական վիճակում, ապա կա երեք հնարավորություն.

Վերջնական վիճակում միայն սառույց (դա կարող է տեղի ունենալ, եթե սառույցի սկզբնական ջերմաստիճանը բավականաչափ ցածր է եղել կամ սառույցի զանգվածը բավական մեծ է): Այս դեպքում անհայտ մեծությունը սառույցի վերջնական ջերմաստիճանն է։ Եթե ​​խնդիրը ճիշտ լուծված է, ապա ստացված արժեքը չի գերազանցում 0 ºС: Երբ ջերմային հավասարակշռությունը հաստատվում է, սառույցը տաքացվում է մինչև այս վերջնական ջերմաստիճանը, և ամբողջ ջուրը սառչում է մինչև 0 ºС, այնուհետև սառչում է, և դրանից առաջացած սառույցը սառչում է մինչև վերջնական ջերմաստիճանը (եթե այն 0 ºС-ից ցածր է):

Վերջնական վիճակում սառույցը և ջուրը գտնվում են ջերմային հավասարակշռության մեջ: Դա հնարավոր է միայն 0 ºС ջերմաստիճանի դեպքում: Անհայտ մեծությունն այս դեպքում կլինի սառույցի վերջնական զանգվածը (կամ ջրի վերջնական զանգվածը. տրված է ջրի և սառույցի զանգվածների գումարը): Եթե ​​խնդիրը ճիշտ լուծված է, ապա սառույցի և ջրի վերջնական զանգվածները դրական են։ Այս դեպքում, երբ ջերմային հավասարակշռություն է հաստատվում, նախ սառույցը տաքացնում են մինչև 0 ºС, իսկ ջուրը սառեցնում են մինչև 0 ºС: Հետո կամ սառույցի մի մասը հալվում է, կամ ջրի մի մասը սառչում է:

Վերջնական վիճակում՝ միայն ջուր։ Այնուհետև անհայտ արժեքը նրա ջերմաստիճանն է (այն պետք է լինի առնվազն 0 ºС), ջուրը տաքացվում է մինչև վերջնական ջերմաստիճանը:

Որոշելու համար, թե այս հնարավորություններից որն է իրականացվում կոնկրետ առաջադրանքում, անհրաժեշտ է փոքր ուսումնասիրություն կատարել:

9. 20 ºС ջերմաստիճանի 1,5 լիտր ջուր պարունակող կալորիմետրի մեջ դնել սառույցի մի կտոր -10 ºС ջերմաստիճանում։ Ընդունեք, որ ջերմային կորուստները կարող են անտեսվել: Սառույցի տեսակարար ջերմային հզորությունը 2,1 կՋ/(կգ * Կ) է։
ա) Որքա՞ն կարող է լինել սառույցի զանգվածը, եթե կալորիմետրում միայն սառույցն է վերջնական վիճակում: միայն ջուր? սառույցը և ջուրը ջերմային հավասարակշռության մեջ են.
բ) Որքա՞ն է վերջնական ջերմաստիճանը, եթե սառույցի սկզբնական զանգվածը 40 կգ է:
գ) Որքա՞ն է վերջնական ջերմաստիճանը, եթե սառույցի սկզբնական զանգվածը 200 գ է:
դ) Որքա՞ն է ջրի վերջնական զանգվածը, եթե սառույցի սկզբնական զանգվածը 1 կգ է:

Այն, որ որոշակի քանակությամբ ջերմություն պետք է փոխանցվի մարմնին, որպեսզի հալվի, բնական է թվում: Այս երեւույթը մեզ լավ է ծառայում. այն դանդաղեցնում է ձյան հալոցքը՝ նվազեցնելով գարնանային հեղեղումները։

Բայց այն փաստը, որ բյուրեղացման ժամանակ մարմինը որոշակի քանակությամբ ջերմություն է արձակում, կարող է ձեզ զարմացնել՝ իսկապե՞ս ջուրը որոշակի քանակությամբ ջերմություն է արձակում, երբ սառչում է: Եվ, այնուամենայնիվ, դա ճիշտ է. սառչելով և վերածվելով սառույցի, ջուրը բավականին մեծ քանակությամբ ջերմություն է հաղորդում սառը օդին կամ սառույցին, որի ջերմաստիճանը 0 ºС-ից ցածր է: Այս երևույթը նույնպես լավ է ծառայում մեզ՝ փափկելով առաջին սառնամանիքներն ու ձմռան սկիզբը։
Այժմ հաշվի առնենք հեղուկը գոլորշու կամ գոլորշի հեղուկի վերածելու հնարավորությունը։

Ինչպես գիտեք հիմնական դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից, ջերմության Q քանակությունը, որն անհրաժեշտ է հեղուկը գոլորշի դարձնելու համար մշտական ​​ջերմաստիճանում, համաչափ է հեղուկի m զանգվածին.

Համաչափության L գործակիցը կոչվում է գոլորշիացման հատուկ ջերմություն։ Այն թվայինորեն հավասար է ջերմության այն քանակին, որը պետք է հաղորդվի 1 կգ հեղուկին՝ այն ամբողջությամբ գոլորշու վերածելու համար: Գոլորշացման տեսակարար ջերմության միավորը 1 Ջ/կգ է։

Օրինակ, ջրի գոլորշիացման հատուկ ջերմությունը եռման կետում և օդի նորմալ ճնշումը մոտավորապես 2300 կՋ/կգ է:

10. Կալորիմետրի մեջ, որը պարունակում է 1 լիտր ջուր 20 ºС ջերմաստիճանում, ներմուծեք 100 գ ջրի գոլորշի 100 ºС ջերմաստիճանում: Ինչպիսի՞ն կլինի ջերմաստիճանը կալորիմետրում ջերմային հավասարակշռություն հաստատելուց հետո: Ջերմային կորուստները կարելի է անտեսել:

Լրացուցիչ հարցեր և առաջադրանքներ

11. Ջրի որոշակի զանգվածը 20 ºС-ից մինչև եռման կետը տաքացնելու համար պահանջվեց 6 րոպե: Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի այս ամբողջ ջուրը եռա: Ընդունեք, որ ջերմության կորուստը կարող է անտեսվել:

12. 0 ºС ջերմաստիճանում 100 գ սառույց պարունակող կալորիմետրին գոլորշի են ներարկում 100 ºС ջերմաստիճանում։ Որքա՞ն կլինի ջրի զանգվածը կալորիմետրում, երբ ամբողջ սառույցը հալվի և ջրի ջերմաստիճանը լինի 0 ºС:

13. Տաքացվող ալյումինե խորանարդը դրվել է հարթ սառցաբեկորի վրա, որի ջերմաստիճանը 0 ºС է։ Ի՞նչ ջերմաստիճանի է տաքացել խորանարդը, եթե այն ամբողջովին ընկղմված է սառույցի մեջ: Ընդունեք, որ ջերմության կորուստը կարող է անտեսվել: Ալյումինի տեսակարար ջերմային հզորությունը կազմում է 0,92 կՋ / (կգ * Կ):

14. Կապարի փամփուշտը հարվածում և ցատկում է պողպատե թիթեղից: Փամփուշտի ջերմաստիճանը մինչև հարվածը 50 ºС է, արագությունը՝ 400 մ/վ։ Փամփուշտի արագությունը հարվածից հետո 100 մ/վ է։ Փամփուշտի ո՞ր մասն է հալվել, եթե կորցրած կինետիկ էներգիայի 60%-ը փոխանցվել է փամփուշտի ներքին էներգիային: Կապարի տեսակարար ջերմային հզորությունը 0,13 կՋ / (կգ * Կ է), հալման կետը՝ 327 ºС, հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 25 կՋ/կգ։

15. 20 ºС ջերմաստիճանի 1 լիտր ջուր պարունակող կալորիմետրի մեջ լցրեք 100 գ թաց ձյուն, որի ջրի պարունակությունը (ըստ զանգվածի) 60% է։ Ի՞նչ ջերմաստիճան կսահմանվի կալորիմետրում ջերմային հավասարակշռություն հաստատելուց հետո: Ջերմային կորուստները կարելի է անտեսել:
Հուշում. Թաց ձյունը ջրի և սառույցի խառնուրդ է 0 ºС ջերմաստիճանում:

8. Թերմոդինամիկա

Ջերմության քանակի հաշվարկ. ջեռուցիչի արդյունավետությունը

892. Սնդիկի ո՞ր զանգվածն ունի նույն ջերմային հզորությունը, ինչ 13 կգ ալկոհոլը: Ալկոհոլի տեսակարար ջերմունակությունը 2440 Ջ/(կգԿ), սնդիկի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 130 Ջ/(կգԿ)։ (244)

893. Երբ երկու միանման մարմիններ քսվում են միմյանց, դրանց ջերմաստիճանը մեկ րոպեում բարձրանում է 30 ° C-ով: Որքա՞ն է շփման ժամանակ երկու մարմիններում զարգացած միջին հզորությունը: Յուրաքանչյուր մարմնի ջերմային հզորությունը 800 Ջ/Կ է։ (800)

894. 600 Վտ հզորությամբ էլեկտրական վառարանի վրա 3 լիտր ջուրը 40 րոպեում տաքացնում են եռման աստիճանի։ Ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը 20°C է։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ): Որոշեք տեղադրման արդյունավետությունը (տոկոսներով): (70)

895. Մետաղը հորատելիս ձեռքի փորվածք 0,05 կգ քաշով գայլիկոն, որը տաքացվում է 20°C-ով 200 վայրկյանում շարունակական աշխատանք. Հորատման ժամանակ գայլիկոնի սպառած միջին հզորությունը ցանցից 10 վտ է: Ծախսված էներգիայի քանի՞ տոկոսն է ծախսվել գայլիկոնի տաքացման վրա, եթե հորատման նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 460 Ջ/(կգԿ) է: (23)

896. 400 Վտ հզորությամբ էլեկտրական շարժիչը աշխատելիս այն տաքանում է 10 Կ-ով 50 վայրկյան շարունակական աշխատանքի ընթացքում: Որքա՞ն է շարժիչի արդյունավետությունը (տոկոսներով): Շարժիչի ջերմային հզորությունը 500 J/K: (75)

897. Յուղի մեջ ընկղմված տրանսֆորմատորը սկսում է տաքանալ գերծանրաբեռնվածությունից։ Որքա՞ն է դրա արդյունավետությունը (տոկոսներով), եթե լիակատար իշխանություն 60 կգ քաշով 60 կՎտ յուղը տաքացվում է 30 ° C-ով տրանսֆորմատորի աշխատանքի 4 րոպեում: Յուղի տեսակարար ջերմային հզորությունը 2000 J/(kgK): (75)

898. Գեներատորը յուրաքանչյուր իմպուլսում արձակում է միկրոալիքային իմպուլսներ 6 Ջ էներգիայով։Զարկերակի կրկնման արագությունը 700 Հց է։ Գեներատորի արդյունավետությունը 60%: Ժամում քանի՞ լիտր ջուր պետք է անցնի գեներատորի հովացման համակարգով, որպեսզի ջուրը տաքացվի 10 Կ-ից ոչ բարձր: Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ Կ): (240)

բ) փուլային փոխակերպումներ

899. Որքա՞ն սառույց, վերցված 0 ° C ջերմաստիճանում, կարող է հալվել՝ դրան տալով 0,66 ՄՋ էներգիա: Սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը 330 կՋ/կգ է։ (2)

900. Հալման ջերմաստիճանում 100 կգ պողպատի պնդացման ժամանակ 21 ՄՋ ջերմություն է արձակվել։ Որքա՞ն է պողպատի միաձուլման հատուկ ջերմությունը (կՋ/կգ): (210)

901. Որքա՞ն ջերմություն (կՋ-ով) պետք է մատակարարվի 10 ° C ջերմաստիճանում վերցված 2 կգ սառույցին, որպեսզի այն ամբողջությամբ հալվի: Սառույցի տեսակարար ջերմային հզորությունը 2100 Ջ/(կգԿ է), սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 330 կՋ/կգ։ (702)

902. 50°C-ում վերցված սառույցը 50°C-ում ջրի վերածելու համար պահանջվում է 645 կՋ էներգիա: Որքա՞ն է սառույցի զանգվածը: Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգԿ), սառույցի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 2100 Ջ/(կգԿ), սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 3,310 5 Ջ/կգ։ (1)

903. Որքա՞ն ջերմություն (կՋ) է անհրաժեշտ 0,1 կգ եռման ջուրը գոլորշու վերածելու համար: Ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը 2,26 ՄՋ/կգ է։ (226)

904. Որքա՞ն ջերմություն (կՋ-ով) կթողարկվի 0,2 կգ ջրային գոլորշի 100 ° C ջերմաստիճանում խտացնելու ժամանակ: Ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը 2,310 6 Ջ/կգ է։ (460)

905. Որքա՞ն ջերմություն (կՋ) պետք է հաղորդվի 0°C-ում վերցված 1 կգ ջրին, որպեսզի այն տաքացվի մինչև 100°C և ամբողջությամբ գոլորշիանա։ Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,310 6 Ջ/կգ։ (2720)

906. 2596 կՋ էներգիա է ծախսվել 20°C ջերմաստիճանում վերցված ջուրը տաքացնելու և գոլորշու վերածելու համար։ Որոշեք ջրի զանգվածը. Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,26 ՄՋ/կգ։ (1)

907. Մեկ տոննա պողպատը հալեցնելու համար օգտագործվում է 100 կՎտ հզորությամբ էլեկտրական վառարան։ Քանի՞ րոպե է տևում հալումը, եթե ձուլակտորը պետք է տաքացվի մինչև 1500 Կ մինչև հալվելը: Պողպատի տեսակարար ջերմունակությունը 460 Ջ/(կգԿ), պողպատի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 210 կՋ/կգ։ (150)

908. Ջրի որոշակի զանգվածը 0°C-ից մինչև 100°C տաքացնելու համար պահանջվում է 8400 Ջ ջերմություն։ Որքա՞ն ավելի շատ ջերմություն է պահանջվում (կՋ) այս ջուրն ամբողջությամբ գոլորշիացնելու համար: Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ·Կ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2300 կՋ/կգ։ (46)

909. Սառնարանում ջուրը 33°C-ից մինչև 0°C սառեցնելու համար պահանջվեց 21 րոպե։ Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի այս ջուրը սառույցի վերածելու համար: Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգ Կ), սառույցի հալման տեսակարար ջերմություն 3.3 10 5 ժ/կգ. Պատասխանեք րոպեների ընթացքում: (50)

910. Ջրով անոթը տաքացնում են էլեկտրական վառարանի վրա 20°C-ից մինչև եռալը 20 րոպեում։ Որքա՞ն ժամանակ (րոպեներով) ավել է պահանջվում ջրի 42%-ը գոլորշու վերածելու համար: Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,210 6 Ջ/կգ։ (55)

911. Հաշվարկել արդյունավետությունը (տոկոս) գազի այրիչեթե այն օգտագործում է գազ՝ 36 ՄՋ/մ այրման տեսակարար ջերմությամբ 3 , իսկ թեյնիկը 3 լիտր ջրով 10°C-ից մինչև եռման տաքացնելու համար օգտագործվել է 60 լիտր գազ։ Թեյնիկի ջերմային հզորությունը 600 Ջ/Կ է։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ Կ): (55)

912. Շոգեշարժիչի աշխատանքի համար 1 ժամում սպառվում է 210 կգ ածուխ։ Մեքենան հովացվում է ջրով, որի ջերմաստիճանը մուտքի մոտ 17°C է, իսկ ելքի մոտ՝ 27°C: Որոշեք ջրի սպառումը (կգ-ով) 1 վրկ-ի համար, եթե այն տաքացնելու համար օգտագործվում է ջերմության ընդհանուր քանակի 24%-ը: Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ածխի այրման տեսակարար ջերմությունը՝ 30 ՄՋ/կգ։ (10)

913. Քանի՞ կիլոմետրի համար 10 կգ բենզինը կբավականացնի մեքենայի շարժիչին, որը 54 կմ/ժ արագությամբ զարգացնում է 69 կՎտ հզորություն և ունի 40% արդյունավետություն։ Բենզինի այրման տեսակարար ջերմությունը 4,610 7 Ջ/կգ է։ (40)

Մեխանիկական և ներքին էներգիայի փոխադարձ փոխակերպումներ

914. Պատի վրա ոչ առաձգական հարվածով գնդակը, որն ուներ 50 մ/վ արագություն, տաքացել է 10°C-ով։ Ենթադրելով, որ փամփուշտը ստացել է հարվածից ազատված ողջ էներգիան, գտե՛ք փամփուշտի նյութի հատուկ ջերմային հզորությունը: (125)

915. Երկու միանման փամփուշտներ դիպել են պատին. Առաջին փամփուշտը տաքացվում է 0,5 Կ-ով, երկրորդը` 8 Կ-ով: Երկրորդ փամփուշտի արագությունը քանի՞ անգամ է մեծ առաջինից, եթե փամփուշտների ողջ էներգիան ծախսվում է դրանք տաքացնելու վրա: (4)

916. 100 Ջ կինետիկ էներգիայով փամփուշտը դիպել է պատին և տաքացել 0,5 Կ-ով: Փամփուշտի էներգիայի ո՞ր մասն է (տոկոսներով) այն տաքացնելու, եթե փամփուշտի ջերմունակությունը 20 Ջ/Կ է: (10)

917. Որքա՞ն է ջրվեժի բարձրությունը, եթե նրա հիմքում գտնվող ջրի ջերմաստիճանը 0,05°C-ով բարձր է, քան վերևում: Ենթադրենք, որ ամբողջ մեխանիկական էներգիան օգտագործվում է ջուրը տաքացնելու համար: Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ Կ), է= 10 մ/վ 2 . (21)

918. Ի՞նչ բարձրության կարող է բարձրացնել 100 կգ բեռը, եթե հնարավոր լիներ ամբողջությամբ վերածել այն էներգիան, որն անջատվում է, երբ մեկ բաժակ ջուրը սառչում է 100°C-ից մինչև 20°C: Բաժակի ջրի զանգվածը 250 գ է, ջրի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 4200 Ջ/(կգ Կ), ապակու ջերմունակությունը հաշվի չի առնվում։ է= 10 մ/վ 2 . (84)

919. 2000 կգ զանգվածով մուրճը 1 մ բարձրությունից գցվում է 2 կգ զանգվածով մետաղական բլոկի վրա։ Ազդեցության արդյունքում բլանկի ջերմաստիճանը բարձրանում է 25°C-ով։ Ենթադրելով, որ ամբողջ թողարկված էներգիայի 50%-ը գնում է դատարկ նյութի տաքացմանը, գտե՛ք դատարկ նյութի հատուկ ջերմային հզորությունը: է \u003d 10 մ / վ 2. (200)

920. Պլաստիլինե գնդակը նետվում է 10 մ/վ արագությամբ՝ դեպի հորիզոնական 45° անկյան տակ։ ուղղահայաց պատ, գտնվում է նետման կետից 8 մ հեռավորության վրա (հորիզոնական): Քանի՞ աստիճանով (mK-ով) կտաքանա գնդակը, եթե այն կպչի պատին: Ենթադրենք, որ գնդակի ողջ կինետիկ էներգիան ուղղվել է այն տաքացնելուն: Պլաստիլինի տեսակարար ջերմային հզորությունը 250 Ջ/(կգԿ) է։ է \u003d 10 մ / վ 2. (136)

921. 500 մ/վ արագությամբ թռչող կապարե փամփուշտը ճեղքում է պատը։ Որոշեք, թե քանի աստիճանով է փամփուշտը տաքացել, եթե նրա արագությունը նվազել է մինչև 300 մ/վ: Ենթադրենք, որ արձակված ջերմության 50%-ը գնացել է փամփուշտի տաքացմանը: Կապարի տեսակարար ջերմունակությունը 160 Ջ/(կգԿ) է։ (250)

922. 500 մ/վ արագությամբ հորիզոնական թռչող գնդակը թափանցում է գետնից 20 սմ բարձրության վրա գտնվող տախտակի միջով։ Գնդակի ջերմաստիճանը բարձրացել է 200°C-ով։ Ենթադրելով, որ հարվածի ժամանակ արձակված ողջ ջերմությունը գնացել է փամփուշտը տաքացնելու համար, գտե՛ք, թե հարվածի վայրից որ հեռավորության վրա (հորիզոնական) գնդակն ընկել է գետնին։ Փամփուշտի նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 400 Ջ/(կգԿ): է \u003d 10 մ / վ 2. (60)

923. Մարմինը սահում է թեք հարթություն 260 մ երկարություն և 60° թեքություն։ Հարթության վրա շփման գործակիցը 0,2 է։ Որոշեք, թե քանի աստիճանով կբարձրանա մարմնի ջերմաստիճանը, եթե այն տաքացնելու համար օգտագործվի արձակված ջերմության 50%-ը։ Նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը, որից պատրաստված է մարմինը, 130 Ջ / (կգ Կ): է\u003d 10 մ / վ 2. (1)

924. 450 Ջ/(կգ·Կ) հատուկ ջերմային հզորությամբ նյութից կազմված երկու միանման գնդիկներ դեպի միմյանց շարժվում են 40 մ/վ և 20 մ/վ արագությամբ։ Որոշեք, թե քանի աստիճանով նրանք կտաքանան ոչ առաձգական բախման արդյունքում։ (1)

925. 400 մ/վ արագությամբ հորիզոնական թռչող 10 գ զանգվածով փամփուշտը խոցում է. փայտե բլոկ 990 գ քաշով, կախված է թելի վրա և խրվում դրա մեջ։ Քանի՞ աստիճանով կտաքանա փամփուշտը, եթե արտանետվող ջերմության 50%-ն անցնի այն տաքացնելուն: Փամփուշտի նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 200 Ջ/(կգԿ): (198)

926. Որքա՞ն արագ պետք է ընթանա փամփուշտը, որպեսզի այն հալվի պատին դիպչելիս: Գնդային նյութի տեսակարար ջերմունակությունը 130 Ջ/(կգԿ), միաձուլման տեսակարար ջերմությունը՝ 22,25 կՋ/կգ, հալման ջերմաստիճանը՝ 327°C։ Փամփուշտի ջերմաստիճանը հարվածից առաջ 152°C է։ Ենթադրենք, որ հարվածի ժամանակ թողարկված ողջ ջերմությունը գնաց փամփուշտի տաքացման համար: (300)

927. Ո՞ր բարձրությունից (կմ-ով) պետք է թիթեղյա գնդիկը ընկնի այնպես, որ մակերեսին բախվելիս այն ամբողջությամբ հալվի: Ենթադրենք, որ գնդակի էներգիայի 50%-ը գնում է այն տաքացնելու և հալեցնելու համար: Գնդակի սկզբնական ջերմաստիճանը 32°C է։ Անագի հալման կետը 232°C է, տեսակարար ջերմային հզորությունը՝ 200 Ջ/(կգ Կ), իսկ միաձուլման հատուկ ջերմությունը՝ 58 կՋ/կգ։ է= 9,8 մ/վ 2 . (20)

928. Ի՞նչ արագությամբ պետք է կապարի գնդիկը դուրս թռչի ատրճանակից 300 մ բարձրությունից ուղղահայաց դեպի ներքև կրակելիս, որպեսզի երբ այն դիպչի ոչ առաձգական մարմնին, գնդիկը հալվի: Ենթադրենք, որ հարվածից ազատված ջերմությունը հավասարապես բաշխվում է գնդիկի և մարմնի միջև: Նկարահանման սկզբնական ջերմաստիճանը 177°C է։ Կապարի հալման ջերմաստիճանը 327°C է, տեսակարար ջերմային հզորությունը՝ 130 Ջ/(կգԿ), հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 22 կՋ/կգ։ է \u003d 10 մ / վ 2. (400)

929. Հրացանից կրակելիս 45 գ զանգվածով կրակոցը դուրս է թռչում 600 մ/վ արագությամբ։ 9 գ փոշու լիցքի այրման ժամանակ թողարկված էներգիայի քանի՞ տոկոսն է կազմում կրակոցի կինետիկ էներգիան։ Վառոդի այրման տեսակարար ջերմությունը 3 ՄՋ/կգ է։ (երեսուն)

930. 20% արդյունավետությամբ ռեակտիվ ինքնաթիռի շարժիչը 1800 կմ/ժ արագությամբ թռչելիս զարգացնում է 86 կՆ մղման ուժ։ Որոշեք կերոսինի սպառումը (տոննաներով) թռիչքի 1 ժամվա ընթացքում։ Կերոսինի այրման ջերմությունը 4,310 7 Ջ/կգ է։ (18)

931. Հեռահար թնդանոթի լիցքը պարունակում է 150 կգ վառոդ։ Արկի քաշը 420 կգ. Որքա՞ն է արկի թռիչքի առավելագույն հնարավոր հեռահարությունը (կմ-ով), եթե հրացանի արդյունավետությունը 25% է: Վառոդի այրման տեսակարար ջերմությունը 4,2 ՄՋ/կգ է։ է \u003d 10 մ / վ 2. Օդի դիմադրությունը անտեսվում է: (75)
Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը

ա) Ջեռուցում և հովացում

932. Կալորիմետրում խառնել են 2 կգ ջուր 50°C և 3 կգ ջուր 30°C։ Գտե՛ք խառնուրդի ջերմաստիճանը (°C-ով): Կալորիմետրի ջերմային հզորությունը անտեսվում է: (38)

933. Բաղնիքը լցվել է 210 կգ ջրով 10°C ջերմաստիճանում։ Որքա՞ն ջուր պետք է 100°C-ում ավելացնել լոգարանում, որպեսզի ջերմային հավասարակշռություն հաստատվի 37°C-ում: (90)

934. Անհրաժեշտ է ջուրը խառնել 50°C ջերմաստիճանում և ջուրը՝ 10°C, որպեսզի խառնուրդի ջերմաստիճանը լինի 20°C։ Քանի անգամ ավելի շատ պետք է վերցնել սառը ջուրքան շոգ? (3)

935. 200 լիտր տարողությամբ լոգանք պատրաստելու համար 10°C սառը ջուրը խառնել են 60°C տաք ջրի հետ։ Քանի՞ լիտր սառը ջուր է պետք խմել լոգանքը 40°C հասցնելու համար: (80)

936. 50°C տաք մարմինը շփվում է սառը մարմնի հետ 10°C ջերմաստիճանում: Ջերմային հավասարակշռության հասնելուց հետո սահմանվեց 20°C ջերմաստիճան: Քանի՞ անգամ է մեծ սառը մարմնի ջերմունակությունը տաք մարմնի ջերմունակությունից: (3)

937. 100°C տաքացրած պղնձե մարմինը ընկղմվում է ջրի մեջ, որի զանգվածը հավասար է պղնձի մարմնի զանգվածին։ Ջերմային հավասարակշռությունը ձեռք է բերվել 30°C ջերմաստիճանում: Որոշեք ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը (°C-ով): Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), պղինձը՝ 360 Ջ/(կգԿ)։ (24)

938. Որոշեք 0,6 կգ զանգվածով անագի սկզբնական ջերմաստիճանը (կելվիններով), եթե այն 3 կգ զանգվածով ջրի մեջ ընկղմվելիս 300 Կ ջերմաստիճանում ջուրը տաքացվում է 2 Կ–ով։ թիթեղը 250 Ջ / (kgK), ջուրը 4200 J / (kgK): (470)

939. 60°C ջերմաստիճանում անոթի մեջ լցրել են 0,1 կգ ջուր, որից հետո ջրի ջերմաստիճանն իջել է մինչև 55°C։ Ենթադրելով, որ նավի ջերմային հզորությունը 70 Ջ/Կ է, իսկ ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը՝ 4200 Ջ/(կգԿ), գտե՛ք անոթի սկզբնական ջերմաստիճանը (°C-ով): (25)

940. 20 գ կշռող ջրի ջերմաստիճանը չափելու համար դրա մեջ ընկղմվել է ջերմաչափ, որը ցույց է տվել 32,4°C։ Որքա՞ն է ջրի իրական ջերմաստիճանը (°C-ով), եթե ջերմաչափի ջերմային հզորությունը 2,1 Ջ/Կ է և ջրի մեջ ընկղմվելուց առաջ այն ցույց է տվել 8,4°C սենյակային ջերմաստիճան։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ): (33)

941. 22°C ջերմաստիճան ցույց տվող ջերմաչափն իջեցնում են ջրի մեջ, որից հետո ցույց է տալիս 70°C ջերմաստիճան։ Որքա՞ն է եղել ջրի ջերմաստիճանը (°C) մինչև ջերմաչափը ընկղմվելը: Ջրի զանգվածը 40 գ է, ջրի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 4200 Ջ/(կգ Կ), ջերմաչափի ջերմունակությունը՝ 7 Ջ/Կ։ (72)

942. 10°C ջերմաստիճան ունեցող ջրի մեջ իջեցնելուց հետո մինչև 100°C տաքացած մարմին, սահմանվել է 40°C ջերմաստիճան։ Որքա՞ն կլինի ջրի ջերմաստիճանը (°C-ով), եթե, առանց առաջին մարմինը հանելու, դրա մեջ իջեցնեն ևս մեկ նույն մարմին, որը նույնպես տաքացվում է մինչև 100 °C: (55)

943. Մինչեւ 110°C տաքացած մարմինը իջեցրել են ջրով անոթի մեջ, ինչի արդյունքում ջրի ջերմաստիճանը 20°C-ից բարձրացել է 30°C։ Որքա՞ն կլիներ ջրի ջերմաստիճանը (°C-ով), եթե մեկ այլ նմանատիպ մարմին, բայց տաքացվի մինչև 120 °C, ջրի մեջ իջեցնեին առաջինի հետ միաժամանակ: (39)

944. Կալորիմետրը խառնում է երեք քիմիապես չփոխազդող չսառչող հեղուկներ՝ 1, 10 և 5 կգ զանգվածներով, համապատասխանաբար 2, 4 և 2 կՋ/(կգ·Կ) հատուկ ջերմային հզորություններով: Առաջին և երկրորդ հեղուկների ջերմաստիճանը մինչև խառնելը եղել է 6°C և 40°C։ Խառնուրդի ջերմաստիճանը դարձավ 19°C։ Գտե՛ք երրորդ հեղուկի ջերմաստիճանը (°C) խառնելուց առաջ։ (60)
բ) փուլային փոխակերպումներ

945. 20°C-ում 9 կգ ջուր պարունակող անոթում ներմուծվում է 1 կգ գոլորշի 100°C-ում, որը վերածվում է ջրի։ Որոշեք ջրի վերջնական ջերմաստիճանը (°C-ով): Նավի ջերմային հզորությունը և ջերմության կորուստը հաշվի չեն առնվում: Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգ Կ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմություն 2.1 10. 6 ժ/կգ. (78)

946. 50°C սկզբնական ջերմաստիճանով ջրի որոշակի զանգվածը տաքացնում են մինչև եռման կետը՝ 100°C ջերմաստիճանում գոլորշի անցնելու միջոցով։ Քանի՞ տոկոսով կաճի ջրի զանգվածը. Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,110 6 Ջ/կգ։ (10)

947. Երկու անոթները նույն ջերմաստիճանում պարունակում են 4,18 կգ ջուր։ Առաջին անոթի մեջ 100°C ջերմաստիճանում լցնում են 0,42 կգ ջուր, 100°C ջերմաստիճանում երկրորդ անոթի մեջ ներմուծվում է նույնքան ջրային գոլորշի։ Քանի՞ աստիճանով ջերմաստիճանը մեկ անոթում ավելի մեծ կլինի, քան մյուսում յուրաքանչյուրում ջերմային հավասարակշռություն հաստատելուց հետո: Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,3 ՄՋ/կգ։ (50)

948. 500°C տաքացրած 10 կգ պողպատի կտորը գցում են 20°C ջերմաստիճանում 4,6 կգ ջուր պարունակող անոթի մեջ։ Ջուրը տաքացվում է մինչև 100°С, իսկ մի մասը վերածվում է գոլորշու։ Գտե՛ք ստացված գոլորշու զանգվածը (գ-ով): Ջրի տեսակարար ջերմությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,310 6 Ջ/կգ, պողպատի տեսակարար ջերմությունը՝ 460 Ջ/(կգԿ)։ (128)

949. 20°C ջերմաստիճանի մեկ լիտր ջրի մեջ գցվում է 250 գ զանգվածով ձյուն, որն արդեն մասամբ հալվել է, այսինքն. պարունակում է մի քիչ ջուր 0°C ջերմաստիճանում: Ջերմային հավասարակշռության հասնելու ժամանակ նավի ջերմաստիճանը 5°C էր: Որոշեք ձնագնդի մեջ ջրի քանակը (գ-ով): Սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը 330 կՋ/կգ է, ջրի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 4200 Ջ/(կգԿ)։ (75)

950. 85 լիտր տարողությամբ լոգանքը պետք է լցնել 30°C ջերմաստիճանի ջրով, օգտագործել 80°C և սառույց 20°C ջերմաստիճանում: Որոշեք սառույցի զանգվածը, որը պետք է դրվի լոգանքի մեջ: Սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը 336 կՋ/կգ է, սառույցի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 2100 Ջ/(կգ Կ), ջրի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 4200 Ջ/(կգ Կ)։ (25)

951. 100°C ջերմաստիճանում 1 կգ գոլորշու խտացման և ստացված ջրի մինչև 0°C սառեցման ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակը ծախսվում է որոշակի քանակությամբ սառույցի հալման վրա, որի ջերմաստիճանը 0°C է։ Որոշեք հալված սառույցի զանգվածը։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,22 ՄՋ/կգ, սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 330 կՋ/կգ։ (8)

952. 2,51 կգ սառույցից և 7,53 կգ ջրից բաղկացած խառնուրդը 0°C ընդհանուր ջերմաստիճանում պետք է տաքացնել մինչև 50°C ջերմաստիճան՝ գոլորշի անցնելով 100°C ջերմաստիճանում։ Որոշեք դրա համար անհրաժեշտ գոլորշու քանակը (գ-ով): Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,3 ՄՋ/կգ, սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 330 կՋ/կգ։ (1170)

953. Անոթը պարունակում է որոշակի քանակությամբ ջուր և հավասար քանակությամբ սառույց ջերմային հավասարակշռության վիճակում։ Ջրային գոլորշին անոթով անցնում է 100°C ջերմաստիճանում։ Գտե՛ք անոթի ջրի կայուն ջերմաստիճանը, եթե անցած գոլորշու զանգվածը հավասար է ջրի սկզբնական զանգվածին։ Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգ·Կ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,3 ՄՋ/կգ, սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 330 կՋ/կգ։ (100)

954. Օդը տարհանվում է փոքր քանակությամբ ջրով նավից 0°C ջերմաստիճանում: Այս դեպքում 6,6 գ ջուրը գոլորշիանում է, իսկ մնացածը սառչում է։ Գտե՛ք գոյացած սառույցի զանգվածը (գ-ով): Ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը 0°C-ում 2,510 6 Ջ/կգ է, սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 3,310 5 Ջ/կգ։ (50)
Իդեալական գազի աշխատանք

955. 3 կՊա մշտական ​​ճնշման դեպքում գազի ծավալը 7 լիտրից հասել է 12 լիտրի։ Ի՞նչ աշխատանք է կատարում գազը: (15)

956. 100 կՊա մշտական ​​ճնշման տակ շարժական մխոցով մխոցում ընդլայնվելով՝ գազն աշխատում է 100 կՋ։ Որքա՞ն է փոխվել գազի ծավալը. (1)

957. Իզոբարային գործընթացում 300 կՊա ճնշման դեպքում իդեալական գազի բացարձակ ջերմաստիճանն աճել է 3 անգամ։ Որոշե՛ք գազի սկզբնական ծավալը (լ–ով), եթե ընդլայնման ժամանակ այն կատարել է 18 կՋ աշխատանք։ (երեսուն)

958. Ի՞նչ աշխատանք է կատարում երկու մոլ որոշ գազ, երբ ջերմաստիճանը 10 Կ-ով հավասարաչափ բարձրանում է: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (166)

959. 2 կգ օդի իզոբարային տաքացմամբ նրա կատարած աշխատանքը կազմել է 166 կՋ։ Քանի՞ աստիճանով է տաքացել օդը: Օդի մոլային զանգվածը 29 կգ/կմոլ է, գազի համընդհանուր հաստատունը՝ 8300 Ջ/(կմոլԿ)։ (290)

960. Ջրածնի և թթվածնի միանման զանգվածները տաքացվում են իզոբարային եղանակով նույն թիվըաստիճաններ։ Ջրածնի մոլային զանգվածը 2 կգ/կմոլ է, թթվածինը 32 կգ/կմոլ։ Քանի՞ անգամ ավելի մեծ է ջրածնի աշխատանքը, քան թթվածինը: (16)

961. Մխոցի տակ գտնվող բալոնում կա գազի որոշակի զանգված 300 Կ ջերմաստիճանում, որը զբաղեցնում է 6 լիտր ծավալ 0,1 ՄՊա ճնշման դեպքում։ Քանի՞ աստիճանով պետք է գազը սառչի մշտական ​​ճնշմամբ, որպեսզի այն սեղմելու աշխատանք կատարվի, որը հավասար է 50 Ջ: (25)

962. 100 սմ հիմքի մակերեսով գլանով 2 կա գազ 300 Կ ջերմաստիճանում։ 60 կգ կշռող մխոց գտնվում է բալոնի հիմքից 30 սմ բարձրության վրա։ Ի՞նչ աշխատանք կկատարի գազը ընդարձակման ժամանակ, եթե նրա ջերմաստիճանը դանդաղորեն բարձրացվի 50°C-ով: Մթնոլորտային ճնշում 100 կՊա, է= 10 մ/վ 2 . (80)

963. Մխոցի տակ գտնվող մխոցում կա գազ, որը պահվում է 0,5 մ 3 ծավալով մխոցի ծանրության և մթնոլորտային ճնշման ուժի միջոցով: Ի՞նչ աշխատանք (կՋ-ով) կկատարի գազը տաքանալիս, եթե նրա ծավալը կրկնապատկվի: Մթնոլորտային ճնշում 100 կՊա, մխոցի զանգվածը՝ 10 կգ, մխոցի մակերեսը՝ 10 3 մ 2: է \u003d 10 մ / վ 2. (100)

964. Գազի մեկ մոլը սառեցվել է իզոխորիկ եղանակով այնպես, որ նրա ճնշումը նվազել է 5 անգամ, այնուհետև իզոբարային եղանակով տաքացվել է մինչև 400 Կ նախնական ջերմաստիճան: Ի՞նչ աշխատանք է կատարել գազը: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (2656)

965. Հինգ մոլ գազը սկզբում տաքացվում է հաստատուն ծավալով, որպեսզի նրա ճնշումը մեծանա 3 անգամ, այնուհետև սեղմվում է մշտական ​​ճնշման տակ՝ ջերմաստիճանը հասցնելով իր նախկին արժեքին՝ 100 Կ: Ի՞նչ աշխատանք է կատարվել գազի վրա, երբ այն սեղմվել է: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (8300)

966. Իդեալական գազի մեկ մոլը սառչում էր իզոխորիկ եղանակով, այնպես որ նրա ճնշումը նվազեց 1,5 գործակցով, այնուհետև իզոբարային տաքացվեց մինչև իր նախկին ջերմաստիճանը։ Այս դեպքում գազը կատարեց աշխատանքը 8300 J. Գտեք գազի սկզբնական ջերմաստիճանը (կելվիններով): Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (3000)

967. Իդեալական գազը 4 մոլ քանակով ընդլայնվում է այնպես, որ ճնշումը փոխվում է իր ծավալին ուղիղ համամասնությամբ։ Ի՞նչ աշխատանք է կատարում գազը, երբ նրա ջերմաստիճանը բարձրացվում է 10 Կ-ով: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (166)

968. 10 կգ զանգվածով իդեալական գազի ջերմաստիճանը տատանվում է ըստ օրենքի Տ = aV 2 (ա= 2 Կ/մ 6): Որոշեք գազի կատարած աշխատանքը (մՋ-ով), երբ ծավալը 2 լիտրից դառնում է 4 լիտր: Գազի մոլային զանգվածը 12 կգ/կմոլ է, գազի համընդհանուր հաստատունը՝ 8300 Ջ/(կմոլԿ)։ (83)

969. Իդեալական գազը 2 մոլ քանակով գտնվում է 400 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալը կրկնապատկվում է այնպես, որ ճնշումը գծայինորեն կախված է ծավալից: Գտե՛ք գազի կատարած աշխատանքը այս գործընթացում, եթե գազի վերջնական ջերմաստիճանը հավասար է սկզբնական ջերմաստիճանին: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (4980)

970. Իդեալական գազը 2 մոլի քանակով գտնվում է 300 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալը մեծանում է 1,5 գործակցով այնպես, որ ճնշումը գծային կախված է ծավալից և մեծանում է 40%-ով: Գտեք այս գործընթացում գազի կատարած աշխատանքը: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (1743)

971. Իդեալական գազը 2 մոլ քանակով գտնվում է 300 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալը մեծանում է 2 գործակցով այնպես, որ ճնշումը գծայինորեն կախված է ծավալից, այնուհետև գազը իզոբար կերպով սեղմվում է նախորդ ծավալին: Ի՞նչ աշխատանք է կատարել գազը այս երկու գործընթացներում, եթե վերջնական ճնշումը 20%-ով պակաս է սկզբնականից: Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (498)

Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. Իդեալական գազի ներքին էներգիան

972. Երբ գազը տաքացվեց, նրա ներքին էներգիան 300 Ջ-ից հասավ 700 Ջ-ի: Ի՞նչ աշխատանք է կատարել գազը, եթե դրա տաքացման վրա ծախսվել է 1000 Ջ ջերմություն: (600)

973. Գազի իզոխորիկ տաքացման դեպքում նրա ներքին էներգիան 200 Ջ-ից հասավ 300 Ջ-ի: Որքա՞ն ջերմություն է ծախսվել գազի տաքացման վրա: (100)

974. Իզոբարային ընդարձակման ժամանակ գազը կատարել է 100 Ջ աշխատանք, և նրա ներքին էներգիան ավելացել է 150 Ջ-ով: Այնուհետև իզոխորային գործընթացում գազին փոխանցվել է նույն քանակությամբ ջերմություն, ինչ առաջին գործընթացում: Որքա՞ն է ավելացել գազի ներքին էներգիան այս երկու գործընթացների արդյունքում։ (400)

975. Իզոթերմային պրոցեսում գազը կատարել է 1000 Ջ: Որքա՞ն կավելանա այս գազի ներքին էներգիան, եթե նրան տրվի ջերմության քանակություն, որը երկու անգամ ավելի է, քան առաջին պրոցեսում, և գործընթացն իրականացվի իզոխորիկ եղանակով: ? (2000)

976. Իզոթերմային գործընթացում գազը ստացել է 200 Ջ ջերմություն։ Դրանից հետո ադիաբատիկ գործընթացում գազն իրոք երկու անգամ ավելի շատ աշխատեց, քան առաջին պրոցեսում: Որքա՞ն է նվազել գազի ներքին էներգիան այս երկու գործընթացների արդյունքում։ (400)

977. Իզոբարային տաքացման ժամանակ գազին հաղորդվել է 16 Ջ ջերմություն, որի արդյունքում գազի ներքին էներգիան ավելացել է 8 Ջ–ով, իսկ ծավալը՝ 0,002 մ 3–ով։ Գտե՛ք գազի ճնշումը (կՊա): (4)

978. 700 Ջ ջերմություն ծախսվել է 0,1 ՄՊա մշտական ​​ճնշման դեպքում իդեալական գազի տաքացման վրա։ Այս դեպքում գազի ծավալը 0,001-ից հասավ 0,002 մ 3, իսկ գազի ներքին էներգիան ստացվեց 800 Ջ։ Որքա՞ն էր գազի ներքին էներգիան մինչև տաքացումը։ (200)

979. Որոշեք 0,5 մոլ գազի ներքին էներգիայի փոփոխությունը իզոբարային տաքացման ժամանակ 27 ° C ջերմաստիճանից մինչև 47 ° C, եթե գազին հաղորդվել է 290 Ջ ջերմության քանակություն: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 Ջ / (կմոլ) է: K). (207)

980. Քանի՞ աստիճանով է աճել իդեալական գազի մեկ մոլի ջերմաստիճանը, եթե մշտական ​​ճնշման դեպքում նրա ներքին էներգիան ավելացել է 747 Ջ-ով, իսկ մեկ մոլի ջերմունակությունը մշտական ​​ճնշման դեպքում մեծ է համընդհանուր գազի հաստատունից 20,75 Ջ/։ (մոլK)? (36)

981. Իդեալական գազի մոլը տաքացվում է մշտական ​​ճնշմամբ, այնուհետև հաստատուն ծավալով այն տեղափոխվում է 300 Կ նախնական ջերմաստիճանին հավասար ջերմաստիճան ունեցող վիճակի։ Պարզվել է, որ արդյունքում ստացվել է Գազին փոխանցված ջերմությունը կազմել է 12,45 կՋ: Քանի՞ անգամ է փոխվել գազի զբաղեցրած ծավալը. Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmolK): (6)

982. 29 Ջ ջերմություն է պահանջվել մշտական ​​ճնշմամբ 28 կգ/կմոլ մոլային զանգված ունեցող իդեալական գազի որոշակի քանակություն տաքացնելու համար 14 Կ-ով։ Այնուհետև նույն գազը մինչև իր սկզբնական ջերմաստիճանը հաստատուն ծավալով սառեցնելու համար պետք է նրանից հեռացնել 20,7 Ջ ջերմություն: Գտե՛ք գազի զանգվածը (գրամներով): Ունիվերսալ գազի հաստատուն 8300 J/(kmol K). (2)

983. Իդեալական գազի որոշակի զանգվածը տաքացվում է 15°C-ից մինչև 65°C մշտական ​​ճնշման տակ՝ միաժամանակ կլանելով 5 կՋ ջերմություն։ Այս գազը մշտական ​​ծավալով տաքացնելը նույն սկզբնական և վերջնական ջերմաստիճաններում պահանջում է 3,5 կՋ ջերմություն։ Գտե՛ք գազի այս զանգվածի ծավալը (լիտրերով) 15°C ջերմաստիճանի և 20 կՊա ճնշման դեպքում։ (432)

Նույն նյութը իրական աշխարհում, կախված շրջակա պայմաններից, կարող է լինել տարբեր վիճակներում։ Օրինակ՝ ջուրը կարող է լինել հեղուկի տեսքով, պինդ մարմնի պատկերացումով՝ սառույց, գազի տեսքով՝ ջրային գոլորշի։

• Այս վիճակները կոչվում են նյութի ագրեգատային վիճակներ։

Ագրեգացման տարբեր վիճակներում գտնվող նյութի մոլեկուլները միմյանցից չեն տարբերվում։ Ագրեգացման կոնկրետ վիճակը որոշվում է մոլեկուլների դասավորվածությամբ, ինչպես նաև դրանց շարժման և միմյանց հետ փոխազդեցության բնույթով։

Գազ - մոլեկուլների միջև հեռավորությունը զգալիորեն մեծ է ավելի շատ չափսերմոլեկուլներն իրենք են։ Հեղուկի և պինդի մոլեկուլները բավականին մոտ են միմյանց: Պինդ մարմիններում նույնիսկ ավելի մոտ:

Մարմնի ընդհանուր վիճակը փոխելու համար.նա պետք է որոշակի էներգիա տա: Օրինակ՝ ջուրը գոլորշու վերածելու համար այն պետք է տաքացվի, որպեսզի գոլորշին նորից ջուր դառնա, պետք է էներգիա թողնի։

Անցում պինդից հեղուկի

Նյութի անցումը պինդ վիճակից հեղուկի կոչվում է հալում։ Որպեսզի մարմինը սկսի հալվել, այն պետք է տաքացվի որոշակի ջերմաստիճանի: Ջերմաստիճանը, որում նյութը հալվում է կոչվում է նյութի հալման կետ:

Յուրաքանչյուր նյութ ունի իր հալման կետը: Որոշ մարմինների համար այն շատ ցածր է, օրինակ՝ սառույցի համար։ Իսկ որոշ մարմիններ ունեն շատ բարձր հալման ջերմաստիճան, օրինակ՝ երկաթը։ Ընդհանուր առմամբ, բյուրեղային մարմնի հալումը բարդ գործընթաց է։

սառույցի հալման աղյուսակ

Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս բյուրեղային մարմնի, այս դեպքում՝ սառույցի հալման գրաֆիկը:

• Գրաֆիկը ցույց է տալիս սառույցի ջերմաստիճանի կախվածությունը այն տաքանալու ժամանակից: Ջերմաստիճանը գծագրվում է ուղղահայաց առանցքի վրա, ժամանակը` հորիզոնական առանցքի վրա:

Գրաֆիկից սառույցի սկզբնական ջերմաստիճանը եղել է -20 աստիճան։ Հետո սկսեցին տաքացնել։ Ջերմաստիճանը սկսեց բարձրանալ։ AB բաժինը սառույցի տաքացման բաժինն է: Ժամանակի ընթացքում ջերմաստիճանը բարձրացել է մինչև 0 աստիճան։ Այս ջերմաստիճանը համարվում է սառույցի հալման կետ: Այս ջերմաստիճանում սառույցը սկսեց հալվել, բայց դրա հետ մեկտեղ նրա ջերմաստիճանը դադարեց աճել, թեև սառույցը նույնպես շարունակեց տաքանալ։ Հալման տարածքը համապատասխանում է գրաֆիկի BC հատվածին:

Հետո, երբ ամբողջ սառույցը հալվեց ու վերածվեց հեղուկի, ջրի ջերմաստիճանը նորից սկսեց բարձրանալ։ Սա գծապատկերում ցույց է տրված C ճառագայթով։ Այսինքն՝ մենք եզրակացնում ենք, որ հալման ժամանակ մարմնի ջերմաստիճանը չի փոխվում, Ամբողջ մուտքային էներգիան օգտագործվում է ջեռուցման համար։

ջերմաստիճանի նվազումը կվերսկսվի, բայց միայն արդեն ձևավորված պինդ մարմինը կսառչի (հատված F G):

Ինչպես ցույց է տալիս փորձը, EF հատվածում բյուրեղացման ժամանակ անջատվում է ճիշտ նույն քանակությամբ ջերմություն Q = m, որը ներծծվել է BC հատվածում հալվելու ժամանակ։

10.5 Գոլորշիացում և խտացում

Գոլորշացումը հեղուկի անցումն է գազային վիճակի (գոլորշու): Գոլորշացման երկու տեսակ կա՝ գոլորշիացում և եռում։

Գոլորշիացումը կոչվում է գոլորշիացում, որը տեղի է ունենում հեղուկի ազատ մակերևույթից ցանկացած ջերմաստիճանում: Ինչպես հիշում եք «Հագեցած գոլորշի» թերթիկից, գոլորշիացման պատճառը հեղուկից ամենաարագ մոլեկուլների թռիչքն է, որոնք ունակ են հաղթահարել միջմոլեկուլային ձգողականության ուժերը: Այս մոլեկուլները հեղուկի մակերևույթից բարձր գոլորշի են ձևավորում:

Տարբեր հեղուկներ գոլորշիանում են տարբեր արագություններորքան մեծ է մոլեկուլների ձգման ուժը միմյանց նկատմամբ, այնքան փոքր է մոլեկուլների թիվը մեկ միավորի ժամանակում, որը կկարողանա հաղթահարել դրանք և դուրս թռչել, և այնքան ցածր է գոլորշիացման արագությունը: Եթերը, ացետոնը, ալկոհոլը արագ գոլորշիանում են (դրանք երբեմն կոչվում են ցնդող հեղուկներ), ջուրն ավելի դանդաղ է, նավթն ու սնդիկը շատ ավելի դանդաղ են գոլորշիանում, քան ջուրը։

Գոլորշիացման արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ (ջերմության մեջ լվացքն ավելի արագ կչորանա), քանի որ հեղուկի մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան մեծանում է, և դրանով իսկ մեծանում է արագ մոլեկուլների թիվը, որոնք կարող են թողնել իր սահմանները:

Գոլորշիացման արագությունը կախված է հեղուկի մակերեսից. ավելի շատ տարածք, թեմաներ ավելինմոլեկուլները մուտք են ստանում մակերես, և գոլորշիացումն ավելի արագ է տեղի ունենում (այդ իսկ պատճառով հագուստը կախելիս դրանք խնամքով ուղղվում են):

Գոլորշիացմանը զուգահեռ նկատվում է նաև հակառակ պրոցեսը. գոլորշիների մոլեկուլները, պատահական շարժումներ կատարելով հեղուկի մակերևույթի վերևում, մասամբ վերադառնում են հեղուկ։ Գոլորշիների վերածումը հեղուկի կոչվում է խտացում։

Խտացումը դանդաղեցնում է հեղուկի գոլորշիացումը: Այսպիսով, չոր օդում լվացքը ավելի արագ կչորանա, քան խոնավ օդում: Այն ավելի արագ է չորանում քամու ժամանակ. գոլորշին քամին քշում է, իսկ գոլորշիացումն ավելի ինտենսիվ է լինում:

Որոշ իրավիճակներում խտացման արագությունը կարող է հավասար լինել գոլորշիացման արագությանը: Այնուհետև երկու պրոցեսներն էլ փոխհատուցում են միմյանց, և դինամիկ հավասարակշռություն է ստեղծվում. հեղուկը տարիներ շարունակ չի գոլորշիանում սերտորեն փակ շշից, և այս դեպքում հեղուկի մակերևույթի վերևում առկա է հագեցած գոլորշի:

Մենք անընդհատ դիտում ենք մթնոլորտում ջրային գոլորշիների խտացումը ամպերի, անձրևների և առավոտյան թափվող ցողի տեսքով. Հենց գոլորշիացումն ու խտացումն են ապահովում ջրի ցիկլը բնության մեջ՝ աջակցելով Երկրի վրա կյանքին:

Քանի որ գոլորշիացումը հեղուկից ամենաարագ մոլեկուլների հեռանալն է, գոլորշիացման գործընթացում հեղուկի մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան նվազում է, այսինքն՝ հեղուկը սառչում է։ Դուք լավ գիտեք սառնության և երբեմն նույնիսկ ցրտի (հատկապես քամու) զգացումը, երբ դուրս եք գալիս ջրից. ջուրը, գոլորշիանալով մարմնի ամբողջ մակերեսով, հեռացնում է ջերմությունը, մինչդեռ քամին արագացնում է գոլորշիացման գործընթացը19 .

Նույն սառնությունը կարող է զգալ, եթե ձեր ձեռքին անցկացնեք ցնդող լուծիչով թրջված բամբակյա բուրդ (ասենք՝ ացետոն կամ եղունգների լաք մաքրող միջոց): Քառասուն աստիճան ջերմության մեջ, մեր մարմնի ծակոտիներով խոնավության գոլորշիացման ավելացման պատճառով, մենք պահպանում ենք մեր ջերմաստիճանը նորմալ մակարդակի վրա. եթե չլիներ այս ջերմակարգավորման մեխանիզմը, այսպիսի շոգին

19 Հիմա պարզ է, թե ինչու ենք տաք թեյի վրա փչում։ Ի դեպ, նույնիսկ ավելի լավ է միաժամանակ օդ քաշել ձեր մեջ, քանի որ չոր միջավայրի օդը այնուհետև դուրս է գալիս թեյի մակերես, և ոչ թաց օդմեր թոքերից ;-)

մենք ուղղակի կմեռնեինք։

Ընդհակառակը, խտացման գործընթացում հեղուկը տաքանում է. երբ գոլորշիների մոլեկուլները վերադառնում են հեղուկ, դրանք արագանում են մոտակա հեղուկի մոլեկուլների ձգողական ուժերով, ինչի արդյունքում հեղուկի մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան մեծանում է։ (համեմատեք այս երևույթը հալոցի բյուրեղացման ժամանակ էներգիայի արտազատման հետ):

10.6 Եռում

Դուք ծանոթ եք ջրի եռման գործընթացին։ Ի տարբերություն գոլորշիացման, որը տեղի է ունենում միայն հեղուկի ազատ մակերեսից, եռումը գոլորշիացում է, որը տեղի է ունենում հեղուկի ողջ ծավալով:

Եռալը հնարավոր է, քանի որ օդի որոշակի քանակություն միշտ լուծվում է հեղուկի մեջ, որն այնտեղ է հայտնվել դիֆուզիայի արդյունքում։ Երբ հեղուկը տաքացվում է, այդ օդը ընդլայնվում է, օդային փուչիկները աստիճանաբար մեծանում են չափերով և տեսանելի են դառնում անզեն աչքով (ջրի կաթսայում նստեցնում են հատակն ու պատերը)։ Օդային փուչիկների ներսում հագեցած գոլորշի է, որի ճնշումը, ինչպես հիշում եք, արագորեն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

Որքան մեծանում են պղպջակները, այնքան մեծանում է նրանց վրա Արքիմեդյան ուժը, և որոշակի պահին փուչիկները սկսում են անջատվել և բարձրանալ։ Բարձրանալով՝ փուչիկները մտնում են հեղուկի քիչ տաքացած շերտերը. դրանցում եղած գոլորշին խտանում է, և փուչիկները նորից փոքրանում են։ Պղպջակների փլուզումն առաջացնում է ծանոթ աղմուկը, որը նախորդում է թեյնիկի եռմանը։ Ի վերջո, ժամանակի ընթացքում ամբողջ հեղուկը հավասարաչափ տաքանում է, փուչիկները հասնում են մակերեսին և պայթում՝ դուրս շպրտելով օդն ու գոլորշին, աղմուկը փոխարինվում է կարկաչով, հեղուկը եռում է։

Այսպիսով, փուչիկները ծառայում են որպես գոլորշու ¾հաղորդիչներ¿ հեղուկի ներսից մինչև դրա մակերեսը: Եռման ժամանակ, սովորական գոլորշիացման հետ մեկտեղ, տեղի է ունենում հեղուկի վերածում գոլորշու ամբողջ ծավալով, գոլորշիացում՝ օդային պղպջակների, որին հաջորդում է գոլորշիների հեռացում դեպի դուրս։ Ահա թե ինչու եռացող հեղուկը շատ արագ գոլորշիանում է. թեյնիկը, որից ջուրը գոլորշիանում էր շատ օրեր, կես ժամից կեռա։

Ի տարբերություն գոլորշիացման, որը տեղի է ունենում ցանկացած ջերմաստիճանում, հեղուկը սկսում է եռալ միայն այն ժամանակ, երբ այն հասնում է ճշգրիտ ջերմաստիճանի եռման կետին, որի դեպքում օդային փուչիկները կարող են լողալ և հասնել մակերեսին: Եռման կետում հագեցած գոլորշու ճնշումը հավասարվում է հեղուկի արտաքին ճնշմանը (մասնավորապես՝ մթնոլորտային ճնշմանը)։ Ըստ այդմ, որքան մեծ է արտաքին ճնշումը, այնքան ավելի շատ բարձր ջերմաստիճանիկսկսվի եռալը։

Նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում (1 ատմ կամ 105 Պա) ջրի եռման կետը կազմում է

100 C. Հետեւաբար, հագեցած ջրի գոլորշիների ճնշումը 100 C ջերմաստիճանում 105 Պա է: Այս փաստը պետք է հայտնի լինի խնդիրները լուծելու համար, հաճախ ենթադրվում է, որ այն հայտնի է լռելյայն:

Էլբրուսի գագաթին մթնոլորտային ճնշումը 0,5 ատմ է, և այնտեղ ջուրը եռալու է 82 C ջերմաստիճանում: Իսկ 15 ​​ատմ ճնշման դեպքում ջուրը կեռա միայն 200 C ջերմաստիճանում:

Եռման կետը (նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում) տվյալ հեղուկի համար խիստ սահմանված արժեք է20: Այսպիսով, ալկոհոլը եռում է 78 C-ում, եթերը՝ 35 C, սնդիկը 357 C: Խնդրում ենք նկատի ունենալ. որքան ավելի ցնդող է հեղուկը, այնքան ցածր է նրա եռման կետը: Եռման կետերի աղյուսակում մենք նաև տեսնում ենք, որ թթվածինը եռում է 183 C: Այսպիսով, սովորական ջերմաստիճանում թթվածինը գազ է:

20 Դասագրքերի և տեղեկատուների աղյուսակներում տրված եռման կետերը քիմիապես մաքուր հեղուկների եռման կետերն են։ Հեղուկի մեջ կեղտերի առկայությունը կարող է փոխել եռման կետը: Ասենք ծորակից ջուրպարունակում է լուծված քլոր և որոշ աղեր, ուստի նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում նրա եռման կետը կարող է մի փոքր տարբերվել 100 C-ից:

Մենք գիտենք, որ եթե թեյնիկը հանվի կրակից, ապա եռումը անմիջապես կդադարի, եռման գործընթացը պահանջում է ջերմության անընդհատ մատակարարում։ Միևնույն ժամանակ, թեյնիկի ջրի ջերմաստիճանը եռալուց հետո դադարում է փոխվել՝ ամբողջ ժամանակ մնալով 100 C-ի: Ո՞ւր է գնում մատակարարվող ջերմությունը:

Իրավիճակը նման է հալման գործընթացին. ջերմությունը գնում է մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիան ավելացնելու համար: Այս դեպքում մոլեկուլները հեռացնելու աշխատանք կատարել այնպիսի հեռավորությունների վրա, որ ձգողական ուժերը չկարողանան մոլեկուլները իրար մոտ պահել, և հեղուկն անցնի գազային վիճակի։

10.7 Եռման ժամանակացույց

Դիտարկենք հեղուկի տաքացման գործընթացի գրաֆիկական պատկերը, այսպես կոչված, եռման գրաֆիկը (նկ. 24):

Ջերմաստիճանը
t bale
Բրինձ. 24. Եռման աղյուսակ

AB բաժինը նախորդում է եռման սկզբին: Ք.ա. հատվածում հեղուկը եռում է, նրա զանգվածը նվազում է։ C կետում հեղուկն ամբողջությամբ եռում է:

BC հատվածով ամբողջությամբ անցնելու համար, այսինքն՝ արդեն եռման կետին հասցված հեղուկն ամբողջությամբ գոլորշու վերածելու համար, այս հեղուկին պետք է հասցնել որոշակի քանակությամբ ջերմություն Q գոլորշի։ Փորձը ցույց է տալիս, որ ջերմության տվյալ քանակությունը ուղիղ համեմատական ​​է հեղուկի զանգվածին.

Qpar = Lm:

Համաչափության L գործակիցը կոչվում է հեղուկի գոլորշիացման հատուկ ջերմություն (եռման կետում)։ Գոլորշացման հատուկ ջերմությունը թվայինորեն հավասար է այն ջերմության քանակին, որը պետք է մատակարարվի եռման կետում վերցված 1 կգ հեղուկին՝ այն ամբողջությամբ գոլորշու վերածելու համար։

Այսպիսով, 100 C ջերմաստիճանում ջրի գոլորշիացման հատուկ ջերմությունը 2300 կՋ/կգ է։ Հետաքրքիր է համեմատել այն սառույցի հալման հատուկ ջերմության հետ (340 կՋ/կգ), գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը գրեթե յոթ անգամ ավելի մեծ է։ Սա զարմանալի չէ. ի վերջո, սառույցի հալման համար անհրաժեշտ է միայն ոչնչացնել ջրի մոլեկուլների դասավորվածությունը բյուրեղային ցանցի հանգույցներում. մինչդեռ մոլեկուլների միջև հեռավորությունները մնում են մոտավորապես նույնը (հենց մոլեկուլների չափերի կարգով): Բայց ջուրը գոլորշու վերածելու համար հարկավոր է շատ ավելի շատ աշխատանք կատարել մոլեկուլների միջև բոլոր կապերը կոտրելու և միմյանցից զգալի հեռավորության վրա գտնվող մոլեկուլները հեռացնելու համար (մոլեկուլների չափից շատ ավելի մեծ):

10.8 Խտացման գրաֆիկ

Գոլորշիների խտացման և հեղուկի հետագա սառեցման գործընթացը գրաֆիկի վրա սիմետրիկ է թվում տաքացման և եռման գործընթացին: Ահա ցենտիգրադ ջրային գոլորշու դեպքի համապատասխան կոնդենսացիոն գծապատկերը, որն առավել հաճախ հանդիպում է խնդիրներում (նկ. 25):

Ջերմաստիճանը
Բրինձ. 25. Խտացման գրաֆիկ

C կետում մենք ունենք ջրային գոլորշի 100 C ջերմաստիճանում։ Այս հատվածի ներսում գոլորշու և ջրի խառնուրդ 100 C ջերմաստիճանում: D կետում այլևս գոլորշի չկա, կա միայն ջուր 100 C ջերմաստիճանում: Բաժին DE այս ջրի սառեցումը:

Փորձը ցույց է տալիս, որ m զանգվածի գոլորշու խտացման ժամանակ (այսինքն՝ CD հատվածի անցման ժամանակ) անջատվում է ճիշտ նույն քանակությամբ ջերմություն Q = Lm, որը ծախսվել է m զանգվածով հեղուկը գոլորշու վերածելու վրա։ տվյալ ջերմաստիճանը.

Հետաքրքրության համար համեմատենք ջերմության հետևյալ քանակությունները.

Q1, որն ազատվում է 1 գ ջրային գոլորշու խտացման ժամանակ;

Q2, որն ազատվում է, երբ ստացված ցենտիգրադ ջուրը սառչում է մինչև, ասենք, 20 C ջերմաստիճանի:

Q1 = Lm = 2300000 0;001 = 2300 J;

Q2 \u003d սմ t \u003d 4200 0; 001 80 \u003d 336 J:

Այս թվերը հստակ ցույց են տալիս, որ գոլորշու այրումը շատ ավելի վատ է, քան եռացրած ջրի այրումը: Երբ եռացող ջուրը շփվում է մաշկի հետ, թողարկվում է միայն ¾ Q2 (եռացող ջուրը սառչում է): Բայց այրվելու դեպքում գոլորշին նախ կառանձնանա մեծության կարգով մեծ քանակությամբտաքացնել Q1 (գոլորշիները խտանում են), առաջանում է սանտիգրադ ջուր, որից հետո ջրի սառչման ժամանակ կավելացվի Q2-ի նույն արժեքը: