≡×ՄԵՆՈՒ

• Ինտերիեր
• Պատուհան
• Պատեր
• Նախագծեր
• Շենքերը

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, գազին փոխանցվող Q ջերմության քանակը հավասար է գազի կատարած աշխատանքի և նրա ներքին էներգիայի փոփոխության գումարին.

Q = ∆U + A g.

Այս բաժնում մենք կքննարկենք այն դեպքերը, երբ որոշակի քանակությամբ ջերմություն փոխանցվում է հեղուկ կամ պինդ: Երբ ջեռուցվում կամ սառչում են, դրանք փոքր-ինչ փոխվում են ծավալով, ուստի այն աշխատանքը, որը նրանք կատարում են ընդարձակման ժամանակ, 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 ներկայացնում է միայն նրա բաղկացուցիչ մասնիկների քաոսային շարժման ընդհանուր կինետիկ էներգիան 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 փոխանցեք ջրի և սառույցի խառնուրդին, նրա ջերմաստիճանը կմնա հաստատուն (հավասար 0 ºC), 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 ցանցի ոչնչացման 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 եռա։ (Այդ իսկ պատճառով այն ընտրվել է որպես Ցելսիուսի սանդղակի երկրորդ հղման կետ:) Այս դեպքում մատակարարվող ջերմությունը նույնպես ծախսվում է մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի ավելացման վրա:

Տարօրինակ կարող է թվալ, որ գոլորշու մեջ 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 հեղուկի մեջ մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան պետք է համարել բացասական:

Պոտենցիալ փոխազդեցության էներգիայի այս նշանը հատկանշական է գրավիչ մարմիններին։ Այս դեպքում մարմինների միջեւ հեռավորությունը մեծացնելու համար պետք է աշխատանք տարվի, այսինքն՝ մեծացվի 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 վիճակի փոփոխության հնարավորությունը։ Ագրեգացման 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 (փորձով, կալորիմետրերը օգտագործվում են այդպիսի պայմաններ ստեղծելու համար. .

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

Q 1 + Q 2 = 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 պարզ է դառնում, որ եթե մի մարմին ստանում է ջերմություն, ապա մյուս մարմինը տալիս է այն։ Ասեք, եթե Q 1 > 0, ապա Q 2< 0.

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

Q 1 + Q 2 + … + Q n = 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 չի լինում։

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 դրական կամ բացասական մեծություններ:

Այս բանաձևում ներառված c մեծությունը կոչվում է այն նյութի տեսակարար ջերմունակություն, որից կազմված է մարմինը։ Սովորաբար, ջերմային հավասարակշռության հավասարման խնդիրների դեպքում ջերմաստիճանն օգտագործվում է Ցելսիուսի սանդղակով: Մենք էլ նույնը կանենք։

1. Նկար 48.1-ում ներկայացված են երկու մարմինների ջերմաստիճանի գրաֆիկները՝ կախված դրանց փոխանցվող ջերմության քանակից Q: Յուրաքանչյուր մարմնի զանգվածը 100 գ է:

Ա) Ո՞ր մարմինն ունի ավելի մեծ տեսակարար ջերմություն և քանի՞ անգամ:
բ) Որքա՞ն է յուրաքանչյուր մարմնի հատուկ ջերմունակությունը:

2. 20 ºС ջերմաստիճանի 150 գ ջուր պարունակող կալորիմետրի մեջ ընկղմել մետաղական գլան. Հատուկ ջերմությունջուրը 4,2 կՋ/(կգ * Կ): Ենթադրենք, որ ջերմային կորուստները կարող են անտեսվել:
ա) Բացատրեք, թե ինչու է հավասարումը ճիշտ

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

որտեղ c m և c in-ը տվյալ մետաղի և ջրի ջերմային հզորության արժեքներն են, համապատասխանաբար, m m և m in-ը մխոցի և ջրի զանգվածի արժեքներն են, համապատասխանաբար, t k-ը վերջնական արժեքն է: կալորիմետրի պարունակության ջերմաստիճանը, երբ դրանում հաստատվում է ջերմային հավասարակշռություն:

բ) Վերոնշյալ 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 ºC:
դ) Որքա՞ն է վերջնական ջերմաստիճանը, եթե բալոնը պատրաստված է ալյումինից, իսկ զանգվածը 100 գ է: Ալյումինի տեսակարար ջերմային հզորությունը 0,92 կՋ/(կգ * Կ):
ե) Որքա՞ն է բալոնի զանգվածը, եթե այն պատրաստված է պղնձից և վերջնական ջերմաստիճանը 27 ºC է: Պղնձի տեսակարար ջերմային հզորությունը 0,4 կՋ/(կգ * Կ) է։

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 ջուրն ընկնի, որպեսզի գետնին դիպչելիս ջերմաստիճանը բարձրանա 1 ºС-ով: Ընդունեք, որ դրա պոտենցիալ էներգիայի կեսը գնում է ջրի ներքին էներգիայի մեջ:

Ձեր ստացած պատասխանը կբացատրի, թե ինչու է գիտնականը ձախողվել: Խնդրում ենք հաշվի առնել, որ գիտնականն իր փորձերն անցկացրել է իր հայրենիքում, որտեղ ամենաբարձր ջրվեժի բարձրությունը մոտ 100 մ է։

Եթե ​​մարմինը ջեռուցվում է էլեկտրական վառարանով կամ վառելիքի այրմամբ, 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 տաքացուցիչի շահագործման ընթացքում թողարկված ջերմության 60% -ը:

Հիշեցնենք նաև, որ m զանգվածով վառելիքի այրման ժամանակ արտազատվում է Q ջերմություն, որն արտահայտվում է բանաձևով.

որտեղ q – հատուկ ջերմությունայրումը.

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 107 Ջ/կգ:

5. Էլեկտրական տաքացուցիչով փորձում են 10 լիտր ջուրը հասցնել եռման, բայց ջուրը չի եռում. երբ վառարանը միացնում են, 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) Ջրից ի՞նչ քանակությամբ ջերմություն է փոխանցվում շրջակա օդին 1 վրկ-ում, երբ ջեռուցիչը միացված է, երբ ջրի ջերմաստիճանը մնում է հաստատուն:
գ) Որքա՞ն ջերմություն ջուրը կփոխանցի շրջակա օդին 1 րոպեում ջեռուցիչը անջատելուց անմիջապես հետո: Ենթադրենք, որ այս ընթացքում ջրի ջերմաստիճանը էապես չի փոխվի։
դ) Որքա՞ն կնվազի ջրի ջերմաստիճանը ջեռուցիչը անջատելուց անմիջապես հետո 1 րոպեում:

3. Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը փուլային անցումների առկայության դեպքում

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

Բյուրեղային պինդը հալման կետում ամբողջությամբ հալեցնելու համար անհրաժեշտ է նրան ապահովել ջերմության Q քանակություն՝ մարմնի m զանգվածին համաչափ.

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

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

6. Ի՞նչ հասակի կարող է բարձրանալ 60 կգ քաշ ունեցող մարդը, եթե նրա պոտենցիալ էներգիան ավելացվի 0 ºC ջերմաստիճանում 1 կգ սառույցը հալելու համար անհրաժեշտ ջերմության քանակին թվայինորեն հավասար:

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

7. Նկար 48.2-ում ներկայացված է 1 կգ կշռող մարմնի ջերմաստիճանի գրաֆիկը՝ նրան փոխանցված ջերմության քանակի համեմատ:


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

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

Վերջնական վիճակը միայն սառույցն է (դա կարող է տեղի ունենալ, եթե սառույցի սկզբնական ջերմաստիճանը բավականաչափ ցածր է եղել կամ սառույցի զանգվածը բավականաչափ մեծ է եղել): 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 ºC, այնուհետև սառչում է, և դրանից առաջացած սառույցը սառչում է մինչև վերջնական ջերմաստիճանը (եթե այն 0 ºC-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 վերջավոր զանգվածը (կամ ջրի վերջավոր 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 կա՛մ սառույցի մի մասը հալվում է, կա՛մ ջրի մի մասը սառչում է:

Վերջնական վիճակը միայն ջուրն է։ Այնուհետև անհայտ քանակությունը նրա ջերմաստիճանն է (այն պետք է լինի առնվազն 0 ºС, այս դեպքում ջուրը սառչում է մինչև վերջնական ջերմաստիճանը, և սառույցը պետք է անցնի ավելի բարդ ճանապարհով. նախ այն տաքացվում է մինչև 0 ºС): , այնուհետև այդ ամենը հալվում է, և դրանից առաջացած սառույցը ջուրը տաքացվում է մինչև վերջնական ջերմաստիճանը։

Որոշելու համար, թե այս հնարավորություններից որն է իրականացվում կոնկրետ առաջադրանքում, դուք պետք է մի փոքր հետազոտություն կատարեք:

9. –10 ºC ջերմաստիճանի սառույցի կտորը տեղադրում են 20 ºС ջերմաստիճանի 1,5 լիտր ջուր պարունակող կալորիմետրի մեջ: Ենթադրենք, 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 վերջնական վիճակում կա կալորիմետրում միայն սառույց: 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:

Թվում է, թե բնական է, որ որոշակի քանակությամբ ջերմություն պետք է փոխանցվի մարմնին, որպեսզի հալվի: 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, այդպես է. սառչելով և վերածվելով սառույցի, ջուրը բավական մեծ քանակությամբ ջերմություն է տալիս սառը օդին կամ սառույցին, որի ջերմաստիճանը 0 ºС-ից ցածր է: Այս երեւույթը նույնպես լավ է ծառայում մեզ՝ փափկելով առաջին ցրտերն 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 գործակիցը L կոչվում է գոլորշիացման հատուկ ջերմություն։ Այն թվայինորեն հավասար է ջերմության այն քանակին, որը պետք է փոխանցվի 1 կգ հեղուկին, որպեսզի այն ամբողջությամբ վերածվի գոլորշու: Գոլորշացման տեսակարար ջերմության միավորը 1 Ջ/կգ է։

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

10. 100 գ ջրի գոլորշի 100 ºC ջերմաստիճանում ներմուծվում է 1 լիտր ջուր պարունակող կալորիմետր 20 ºС ջերմաստիճանում: Ինչպիսի՞ն կլինի ջերմաստիճանը կալորիմետրում ջերմային հավասարակշռություն հաստատելուց հետո: Ջերմային կորուստները կարելի է անտեսել:

Լրացուցիչ հարցեր և առաջադրանքներ

11. Ջրի որոշակի զանգվածը վառարանի վրա 20 ºС-ից մինչև եռման ջերմաստիճան տաքացնելու համար պահանջվեց 6 րոպե։ Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի այս ամբողջ ջուրը եռա: Ենթադրենք, որ ջերմային կորուստները կարող են անտեսվել:

12. Գոլորշին ներմուծվում է 100 գ կշռող սառույց պարունակող կալորիմետր՝ 0 ºC 100 ºC ջերմաստիճանում: Որքա՞ն կլինի ջրի զանգվածը կալորիմետրում, երբ ամբողջ սառույցը հալված է, և ջրի ջերմաստիճանը 0 ºC է:

13. Տաքացվող ալյումինե խորանարդը դրվեց հարթ սառցաբեկորի վրա, որի ջերմաստիճանը 0 ºС էր: Ի՞նչ ջերմաստիճանի է տաքացել խորանարդը, եթե այն ամբողջովին ընկղմված է սառույցի մեջ: Ենթադրենք, որ ջերմային կորուստները կարող են անտեսվել: Ալյումինի տեսակարար ջերմային հզորությունը 0,92 կՋ/(կգ * Կ):

14. Կապարի գնդակը դիպչում է պողպատե թիթեղին և ցատկում դրանից: 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 վերածվել է փամփուշտի ներքին էներգիայի: Կապարի տեսակարար ջերմությունը 0,13 կՋ/(կգ * Կ), հալման կետը՝ 327 ºС, միաձուլման 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 նշանակում է ջրի և սառույցի խառնուրդ 0 ºC 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, նրանց ջերմաստիճանը մեկ րոպեից հետո բարձրանում է 30°C-ով։ Որքա՞ն է շփման ընթացքում 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 գայլիկոնը տաքանում է 20°C-ով 200 վայրկյանում շարունակական շահագործում. Հորատման ժամանակ գայլիկոնի կողմից ծախսվող միջին հզորությունը 10 Վտ է: Ծախսված էներգիայի քանի՞ տոկոսն է օգտագործվել հորատումը տաքացնելու համար, եթե հորատման նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 460 Ջ/(կգԿ): (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 Ջ/Կ է։ (75)

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

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

բ) փուլային փոխակերպումներ

899. Որքա՞ն սառույց, վերցված 0°C ջերմաստիճանում, կարելի է հալեցնել՝ նրան տալով 0,66 ՄՋ էներգիա: Սառույցի հալման հատուկ ջերմությունը 330 կՋ/կգ է։ (2)

900. Երբ 100 կգ պողպատը կարծրացավ իր հալման կետում, 21 ՄՋ ջերմություն արձակվեց: Որքա՞ն է պողպատի միաձուլման հատուկ ջերմությունը (կՋ/կգ): (210)

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

902. 50°C ջերմաստիճանում վերցված որոշակի քանակությամբ սառույցը 50°C ջերմաստիճանում ջրի վերածելու համար անհրաժեշտ 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, երբ 0,2 կգ ջրային գոլորշի խտանում է 100°C ջերմաստիճանում: Ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը 2,310 6 Ջ/կգ է։ (460)

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

906. 20°C ջերմաստիճանում վերցված ջուրը տաքացնելու և գոլորշու վերածելու համար ծախսվել է 2596 կՋ էներգիա։ 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 ջերմային հզորությունը 460 Ջ/(կգԿ), պողպատի միաձուլման տեսակարար ջերմությունը՝ 210 կՋ/կգ։ (150)

908. Ջրի որոշակի զանգվածը 0°C-ից մինչև 100°C տաքացնելու համար անհրաժեշտ է 8400 Ջ ջերմություն։ Որքա՞ն ավելի շատ ջերմություն (կՋ) է պահանջվում 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 Ջ/կգ. Պատասխանը տվեք րոպեների ընթացքում: (50)

910. Ջրով անոթը տաքացնում են էլեկտրական վառարանի վրա 20°C-ից մինչև եռալը 20 րոպեում։ Որքա՞ն ժամանակ է անհրաժեշտ (րոպեներով) 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 այրիչ, եթե օգտագործում է 36 ՄՋ/մ տեսակարար կալորիականությամբ գազ 3 , իսկ թեյնիկը 3 լիտր ջրով 10°C-ից մինչև եռման տաքացնելը պահանջում էր 60 լիտր գազ։ Թեյնիկի ջերմային հզորությունը 600 Ջ/Կ է։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ Կ): (55)

912. Շոգեմեքենան աշխատեցնելու համար 1 ժամում սպառվում է 210 կգ ածուխ։ Մեքենան հովացվում է ջրով, որի մուտքի ջերմաստիճանը 17°C է, իսկ ելքի ջերմաստիճանը՝ 27°C: Ջրի սպառումը (կգ-ով) որոշեք 1 վրկ-ում, 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՞ կիլոմետր կբավարարվի 10 կգ բենզինը մեքենայի շարժիչի համար, 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 հետ ոչ առաձգական հարվածի ժամանակ 50 մ/վ արագությամբ գնդակը տաքանում 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 տաքանում է 0,5 Կ-ով, երկրորդը` 8 Կ-ով: Քանի՞ անգամ է մեծ երկրորդ փամփուշտի արագությունը առաջինից, եթե փամփուշտների ողջ էներգիան ծախսվում է դրանք տաքացնելու վրա: (4)

916. 100 Ջ կինետիկ էներգիայով փամփուշտը դիպչում է պատին և տաքանում 0,5 Կ-ով: Փամփուշտի էներգիայի քանի՞ տոկոսն է (տոկոսը) այն տաքացնելու համար, եթե փամփուշտի ջերմունակությունը 20 Ջ/Կ է: (10)

917. Որքա՞ն է ջրվեժի բարձրությունը, եթե նրա հիմքում ջրի ջերմաստիճանը 0,05°C-ով բարձր է, քան վերևում: Ենթադրենք, որ ամբողջ մեխանիկական էներգիան ուղղվում է ջրի տաքացմանը: 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 մի 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 թողարկված ընդհանուր էներգիայի 50%-ը ուղղվում է ձուլակտորը տաքացնելուն, գտե՛ք ձուլակտոր նյութի հատուկ ջերմային հզորությունը։ է = 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՞ աստիճան (mK-ով) կտաքանա գնդակը, եթե այն կպչի պատին: Ենթադրենք, որ գնդակի ողջ կինետիկ էներգիան գնացել է այն տաքացնելու համար: Պլաստիլինի տեսակարար ջերմունակությունը 250 Ջ/(կգԿ) է։ է = 10 մ/վ 2. (136)

921. 500 մ/վ արագությամբ ընթացող կապարե գնդակը ծակում է պատը։ Որոշեք, թե քանի աստիճանով է փամփուշտը տաքացել, եթե նրա արագությունը նվազել է մինչև 300 մ/վ: Ենթադրենք, որ արձակված ջերմության 50%-ն օգտագործվել է փամփուշտի տաքացման համար։ Կապարի տեսակարար ջերմունակությունը 160 Ջ/(կգԿ) է։ (250)

922. 500 մ/վ արագությամբ հորիզոնական թռչող գնդակը ծակում է գետնից 20 սմ բարձրության վրա գտնվող տախտակը։ Միաժամանակ, փամփուշտի ջերմաստիճանը բարձրացել է 200°C-ով։ Ենթադրելով, որ հարվածի ժամանակ արձակված ողջ ջերմությունն օգտագործվել է փամփուշտի տաքացման համար, գտե՛ք, թե հարվածի կետից որ հեռավորության վրա (հորիզոնական) գնդակն ընկել է գետնին։ Փամփուշտի նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 400 Ջ/(կգԿ): է = 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 մարմնի ջերմաստիճանը քանի՞ աստիճանով կբարձրանա, եթե արձակված ջերմության 50%-ն օգտագործվի այն տաքացնելու համար։ Նյութի տեսակարար ջերմունակությունը, որից պատրաստված է մարմինը, 130 Ջ/(կգ Կ): է= 10 մ/վ 2. (1)

924. Երկու միանման գնդակներ, որոնք պատրաստված են 450 Ջ/(կգ Կ) տեսակարար ջերմային հզորությամբ նյութից, շարժվում են դեպի միմյանց 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 կշռող փամփուշտը խոցում է. փայտե բլոկ 990 գ քաշով, կախված է թելի վրա և խրվում դրա մեջ։ Քանի՞ աստիճան կտաքանա փամփուշտը, եթե արձակված ջերմության 50%-ն օգտագործվի այն տաքացնելու համար: Փամփուշտի նյութի տեսակարար ջերմային հզորությունը 200 Ջ/(կգԿ): (198)

926. Որքա՞ն արագ պետք է ընթանա գնդակը, որպեսզի այն հալվի պատին բախվելիս: 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 հարվածից ազատված ողջ ջերմությունն օգտագործվել է 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 տաքացման և հալման: Գնդակի սկզբնական ջերմաստիճանը 32°C է։ Անագի հալման ջերմաստիճանը 232°C է, տեսակարար ջերմունակությունը՝ 200 Ջ/(կգ Կ), միաձուլման տեսակարար ջերմությունը՝ 58 կՋ/կգ։ է= 9,8 մ/վ 2 . (20)

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

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

930. 20% արդյունավետությամբ ռեակտիվ շարժիչը 1800 կմ/ժ արագությամբ թռչելիս զարգացնում է մղման ուժը 86 կՆ։ 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. Ո՞րն է արկի առավելագույն հնարավոր հեռահարությունը (կմ-ով), եթե հրացանի արդյունավետությունը 25% է: Վառոդի այրման տեսակարար ջերմությունը 4,2 ՄՋ/կգ է։ է = 10 մ/վ 2. Անտեսեք օդի դիմադրությունը: (75)
Ջերմային հաշվեկշռի հավասարում

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): Անտեսեք կալորիմետրի ջերմային հզորությունը: (38)

933. Լոգանքի մեջ լցրել են 10°C 210 կգ ջուր։ 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 հավասար լինի 20°C։ Քանի անգամ ավելի պետք է վերցնեմ: 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, որպեսզի լոգարանում ջերմաստիճանը հասնի 40°C-ի: (80)

936. 50°C տաք մարմինը շփվում է սառը մարմնի հետ 10°C ջերմաստիճանում: Երբ ջերմային հավասարակշռությունը ձեռք բերվեց, ջերմաստիճանը հասավ 20 ° C: Քանի՞ անգամ է սառը մարմնի ջերմունակությունը մեծ տաք մարմնի ջերմունակությունից: (3)

937. Պղնձե մարմինը, որը տաքացվում է մինչև 100°C, իջեցնում են ջրի մեջ, որի զանգվածը հավասար է պղնձի մարմնի զանգվածին։ Ջերմային հավասարակշռությունը տեղի է ունեցել 30°C ջերմաստիճանում: Որոշեք ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը (°C-ով): Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 J/(kgK), պղինձը՝ 360 J/(kgK): (24)

938. Որոշեք 0,6 կգ կշռող անագի սկզբնական ջերմաստիճանը (կելվինով), եթե 3 կգ կշռող ջրի մեջ ընկղմվելիս 300 Կ ջերմաստիճանի դեպքում ջուրը տաքանում է 2 Կ-ով։ Անագի տեսակարար ջերմային հզորությունը 250 Ջ/(կգ է)։ Կ), ջուրը՝ 4200 Ջ/(կգԿ)։ (470)

939. 60°C ջերմաստիճանում անոթի մեջ լցրել են 0,1 կգ ջուր, որից հետո ջրի ջերմաստիճանն իջել է մինչև 55°C։ Ենթադրելով, որ անոթի ջերմունակությունը 70 Ջ/Կ է, իսկ ջրի տեսակարար ջերմությունը՝ 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 ջերմունակությունը 2,1 Ջ/Կ է, իսկ 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 ջերմաչափը ընկղմվում է 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 ջերմությունը՝ 4200 Ջ/(կգ Կ), ջերմաչափի ջերմունակությունը՝ 7 Ջ/Կ։ (72)

942. 100°C տաքացած մարմինը 10°C ջերմաստիճանի ջրի մեջ իջեցնելուց հետո ջերմաստիճանը հասել է 40°C-ի։ Որքա՞ն կլինի ջրի ջերմաստիճանը (°C-ով), եթե, առանց առաջին մարմինը հանելու, ջրի մեջ իջեցնեք մեկ այլ նմանատիպ մարմին, որը նույնպես տաքացվի մինչև 100°C: (55)

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

944. Կալորաչափում խառնվում են 1, 10 և 5 կգ զանգվածով երեք քիմիապես չփոխազդող չսառչող հեղուկներ՝ 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 100°C-ում ներմուծվում է 1 կգ գոլորշի, 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 Ջ/կգ. (78)

946. 50°C սկզբնական ջերմաստիճան ունեցող ջրի որոշակի զանգվածը տաքացնում են մինչև եռման աստիճանը՝ 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, իսկ երկրորդում՝ 100°C ջերմաստիճանում, նույն քանակությամբ ջրային գոլորշի են ներմուծում։ 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. 10 կգ կշռող պողպատի կտորը, որը տաքացվում է 500°C, գցում են 20°C ջերմաստիճանում 4,6 կգ ջուր պարունակող անոթի մեջ։ Ջուրը տաքանում է մինչև 100°C, իսկ մի մասը վերածվում է գոլորշու։ Գտե՛ք արտադրված գոլորշու զանգվածը (գ-ով): Ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգԿ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,310 6 Ջ/կգ, պողպատի տեսակարար ջերմունակությունը՝ 460 Ջ/(կգԿ)։ (128)

949. 250 գ կշռող ձյան կտորը գցում են 20°C ջերմաստիճանի մեկ լիտր ջրի մեջ, մասամբ արդեն հալված, այսինքն. պարունակում է մի քիչ ջուր 0°C ջերմաստիճանում: Ջերմային հավասարակշռության հասնելուն պես անոթում ջրի ջերմաստիճանը 5°C է։ Որոշեք ջրի քանակը (գ-ով) ձյան կոմայի մեջ: Սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը 330 կՋ/կգ է, ջրի տեսակարար ջերմությունը՝ 4200 Ջ/(կգԿ)։ (75)

950. 85 լիտր տարողությամբ լոգարանը 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. 1 կգ գոլորշու 100°C ջերմաստիճանում խտանալիս և ստացված ջուրը մինչև 0°C սառեցնելու դեպքում 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 նույն քանակությամբ սառույց ջերմային հավասարակշռության վիճակում: Ջրային գոլորշին անոթով անցնում է 100°C ջերմաստիճանում։ Գտե՛ք անոթի ջրի կայուն ջերմաստիճանը, եթե միջով անցած գոլորշու զանգվածը հավասար է ջրի սկզբնական զանգվածին։ Ջրի տեսակարար ջերմային հզորությունը 4200 Ջ/(կգ Կ), ջրի գոլորշիացման տեսակարար ջերմությունը՝ 2,3 ՄՋ/կգ, սառույցի հալման տեսակարար ջերմությունը՝ 330 կՋ/կգ։ (100)

954. Օդը դուրս է մղվում փոքր քանակությամբ ջուր ունեցող 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 գազով աշխատանք

955. 3 կՊա մշտական ​​ճնշման դեպքում գազի ծավալը 7 լիտրից հասել է 12 լիտրի։ Որքա՞ն աշխատանք է կատարվել գազով. (15)

956. Ընդարձակվելով շարժական մխոցով 100 կՊա մշտական ​​ճնշման տակ գազը կատարում է 100 կՋ աշխատանք։ Որքա՞ն է փոխվել գազի ծավալը. (1)

957. 300 կՊա ճնշման դեպքում իզոբարային պրոցեսում 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. Որքա՞ն աշխատանք է կատարում որոշակի գազի երկու մոլ՝ ջերմաստիճանի 10 Կ-ով իզոբարային աճով: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 Ջ/(kmolK) է։ (166)

959. 2 կգ օդ իզոբարային եղանակով տաքացնելիս կատարված աշխատանքը կազմել է 166 կՋ։ Քանի՞ աստիճան է տաքացել օդը: Օդի մոլային զանգվածը 29 կգ/կմոլ է, գազի համընդհանուր հաստատունը՝ 8300 Ջ/(կմոլԿ)։ (290)

960. Ջրածնի և թթվածնի հավասար զանգվածները տաքացվում են իզոբարային եղանակով նույն համարըաստիճաններ. Ջրածնի մոլային զանգվածը 2 կգ/կմոլ է, թթվածինը 32 կգ/կմոլ։ Քանի՞ անգամ ավելի շատ աշխատանք է կատարվում ջրածնի միջոցով, 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 ​​ճնշման տակ, որպեսզի այն սեղմելու աշխատանքը հավասար լինի 50 Ջ-ի: (25)

962. 100 սմ հիմքի մակերեսով գլանով 2 Գազը գտնվում է 300 Կ ջերմաստիճանում։ Բալոնի հիմքից 30 սմ բարձրության վրա կա 60 կգ քաշով մխոց։ Որքա՞ն 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: Որքա՞ն աշխատանք (կՋ) կկատարի գազը տաքանալիս, եթե նրա ծավալը կրկնապատկվի: Մթնոլորտային ճնշումը 100 կՊա է, մխոցի զանգվածը՝ 10 կգ, մխոցի մակերեսը՝ 10 3 մ 2։ է = 10 մ/վ 2. (100)

964. Գազի մեկ մոլը սառեցվել է իզոխորիկ եղանակով այնպես, որ նրա ճնշումը նվազել է 5-ով, այնուհետև իզոբարային եղանակով տաքացվել է մինչև 400 Կ սկզբնական ջերմաստիճանը: Որքա՞ն աշխատանք է կատարել գազը: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (2656)

965. Հինգ մոլ գազը սկզբում տաքացնում են հաստատուն ծավալով, որպեսզի ճնշումը մեծանա 3 անգամ, այնուհետև սեղմվում է մշտական ​​ճնշմամբ՝ ջերմաստիճանը հասցնելով իր նախկին արժեքին՝ 100 Կ։ Որքա՞ն աշխատանք է կատարվել գազի վրա նրա սեղմման ժամանակ։ Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (8300)

966. Իդեալական գազի մեկ մոլը սառչում էր իզոխորիկ եղանակով այնպես, որ նրա ճնշումը նվազեց 1,5 անգամ, այնուհետև իզոբարային տաքացվեց մինչև նախորդ ջերմաստիճանը։ Այս դեպքում գազը կատարեց 8300 Ջ աշխատանք Գտեք գազի սկզբնական ջերմաստիճանը (կելվինում): Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (3000)

967. 4 մոլի իդեալական գազը ընդլայնվում է այնպես, որ ճնշումը փոխվում է իր ծավալին ուղիղ համամասնությամբ։ Ի՞նչ աշխատանք է կատարում գազը, երբ նրա ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 Կ-ով: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (166)

968. 10 կգ կշռող 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 մոլի քանակով գտնվում է 400 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալը կրկնապատկվում է այնպես, որ ճնշումը գծայինորեն կախված է ծավալից: Գտե՛ք այս գործընթացում գազի կատարած աշխատանքը, եթե գազի վերջնական ջերմաստիճանը հավասար է սկզբնականին։ Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (4980)

970. Իդեալական գազը 2 մոլ քանակով գտնվում է 300 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալն ավելացվում է 1,5 անգամ այնպես, որ ճնշումը գծայինորեն կախված է ծավալից և ավելանում է 40%-ով: Գտեք այս գործընթացում գազի կատարած աշխատանքը: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (1743)

971. Իդեալական գազը 2 մոլի քանակով գտնվում է 300 Կ ջերմաստիճանում: Գազի ծավալը կրկնապատկվում է այնպես, որ ճնշումը գծայինորեն կախված է ծավալից, այնուհետև գազը հավասարաչափ սեղմվում է իր նախկին ծավալին: Որքա՞ն աշխատանք է կատարել գազը այս երկու գործընթացներում, եթե վերջնական ճնշումը 20%-ով փոքր է սկզբնական ճնշումից: Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (498)

Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. Իդեալական գազի ներքին էներգիա

972. Երբ գազը տաքացվեց, նրա ներքին էներգիան 300 Ջ-ից հասավ 700 Ջ-ի: Որքա՞ն աշխատանք է կատարել գազը, եթե այն տաքացնելու համար ծախսվել է 1000 Ջ ջերմություն: (600)

973. Գազը իզոխորիկ եղանակով տաքացնելիս նրա ներքին էներգիան 200 Ջ-ից հասել է 300 Ջ-ի: Որքա՞ն ջերմություն է ծախսվել գազը տաքացնելու համար: (100)

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

975. Իզոթերմային պրոցեսում գազը կատարել է 1000 Ջ աշխատանք, որքա՞ն կմեծանա այս գազի ներքին էներգիան, եթե նրան տրվի երկու անգամ ավելի մեծ ջերմություն, քան առաջին պրոցեսին, և պրոցեսն իրականացվի իզոխորիկ եղանակով։ (2000)

976. Իզոթերմային գործընթացում գազը ստացել է 200 Ջ ջերմություն։ Դրանից հետո ադիաբատիկ պրոցեսում գազը երկու անգամ ավելի շատ աշխատանք կատարեց, քան առաջին գործընթացում։ 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 աճել է 8 Ջ–ով, իսկ ծավալը՝ 0,002 մ 3–ով։ Գտեք գազի ճնշումը (կՊա): (4)

978. Իդեալական գազը 0,1 ՄՊա մշտական ​​ճնշման տակ տաքացնելու համար ծախսվել է 700 Ջ ջերմություն։ Այս դեպքում գազի ծավալը 0,001-ից հասել է 0,002 մ 3-ի, և գազի ներքին էներգիան պարզվել է, որ հավասար է 800 Ջ-ի։ Որքա՞ն է եղել գազի ներքին էներգիան մինչև տաքացումը։ (200)

979. Որոշեք 0,5 մոլ գազի ներքին էներգիայի փոփոխությունը իզոբարային տաքացման ժամանակ 27°C-ից մինչև 47°C ջերմաստիճանի դեպքում, եթե գազին տրվել է 290 Ջ ջերմության քանակ։ Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 Ջ/(կմոլ է։ Կ). (207)

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

981. Իդեալական գազի մոլը տաքացվում է մշտական ​​ճնշման տակ, այնուհետև հաստատուն ծավալով այն տեղափոխվում է 300 Կ նախնական ջերմաստիճանին հավասար ջերմաստիճան ունեցող վիճակի: Պարզվել է, որ արդյունքում ջերմության մեծ քանակություն է. 12,45 կՋ-ն փոխանցվել է գազին. Քանի՞ անգամ է փոխվել գազի զբաղեցրած ծավալը. Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 J/(kmolK) է։ (6)

982. 28 կգ/կմոլ մոլային զանգվածով իդեալական գազի որոշակի քանակություն մշտական ​​ճնշման տակ 14 Կ տաքացնելու համար պահանջվում էր 29 Ջ ջերմություն։ Այնուհետև նույն գազը հաստատուն ծավալով մինչև սկզբնական ջերմաստիճանը սառեցնելու համար պետք է դրանից հեռացնել 20,7 Ջ ջերմություն: Գտե՛ք գազի զանգվածը (գ-ով): Գազի համընդհանուր հաստատունը 8300 Ջ/(կմոլ Կ) է։ (2)

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

Նույն նյութը իրական աշխարհում, կախված շրջակա միջավայրի պայմաններից, կարող է լինել տարբեր վիճակներում: Օրինակ՝ ջուրը կարող է լինել հեղուկի տեսքով, պինդի գաղափարով՝ սառույց, գազի տեսքով՝ ջրային գոլորշի։

• Այս վիճակները կոչվում են նյութի ագրեգատային վիճակներ։

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

Գազ - մոլեկուլների միջև հեռավորությունը նշանակալի է ավելի շատ չափսերմոլեկուլներն իրենք են։ Հեղուկների և պինդ մարմինների մոլեկուլները գտնվում են միմյանց բավականին մոտ: Պինդ մարմիններում այն ​​էլ ավելի մոտ է։

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

Անցում պինդից հեղուկի

Նյութի անցումը պինդից հեղուկի կոչվում է հալում: Որպեսզի մարմինը սկսի հալվել, այն պետք է տաքացվի որոշակի ջերմաստիճանի: Այն 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 հալեցումը բարդ գործընթաց է:

Սառույցի հալման գրաֆիկ

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

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

Գրաֆիկից, որ սկզբում սառույցի ջերմաստիճանը եղել է -20 աստիճան: Հետո սկսեցին տաքացնել։ Ջերմաստիճանը սկսեց բարձրանալ։ AB հատվածը այն հատվածն է, որտեղ սառույցը տաքացվում է: Ժամանակի ընթացքում ջերմաստիճանը բարձրացել է մինչև 0 աստիճան։ Այս ջերմաստիճանը համարվում է սառույցի հալման կետ: Այս ջերմաստիճանում սառույցը սկսեց հալվել, բայց նրա ջերմաստիճանը դադարեց աճել, թեև սառույցը նույնպես շարունակեց տաքանալ։ Հալման տարածքը համապատասխանում է գրաֆիկի BC տարածքին:

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

ջերմաստիճանի նվազումը կվերսկսվի, բայց ձևավորված պինդը միայն կսառչի (բաժին F G):

Ինչպես ցույց է տալիս փորձը, EF հատվածում բյուրեղացման ժամանակ արտազատվում է ճիշտ նույն քանակությամբ ջերմություն Q = m, որը կլանվել է BC հատվածում հալվելու ժամանակ:

10.5 Գոլորշիացում և խտացում

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

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

Տարբեր հեղուկներ գոլորշիանում են տարբեր արագություններովորքան մեծ է մոլեկուլների ձգման ուժը միմյանց նկատմամբ, այնքան ավելի քիչ մոլեկուլներ կկարողանան հաղթահարել դրանք և դուրս թռչել միավոր ժամանակում, և այնքան ցածր է գոլորշիացման արագությունը: Եթերը, ացետոնը և սպիրտը արագ գոլորշիանում են (դրանք երբեմն կոչվում են ցնդող հեղուկներ), ջուրն ավելի դանդաղ է գոլորշիանում, իսկ նավթն ու սնդիկը շատ ավելի դանդաղ են գոլորշիանում, քան ջուրը։

Գոլորշիացման արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ (շոգ եղանակին լվացքն ավելի արագ կչորանա), քանի որ հեղուկ մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան մեծանում է, և այդպիսով մեծանում է արագ մոլեկուլների թիվը, որոնք կարող են թողնել իր սահմանները:

Գոլորշիացման արագությունը կախված է հեղուկի մակերեսից՝ քան ավելի մեծ տարածք, դրանք ավելի մեծ թիվմոլեկուլները մուտք են գործում մակերես, և գոլորշիացումը տեղի է ունենում ավելի արագ (այդ իսկ պատճառով լվացքը կախելիս խնամքով ուղղվում է):

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 լվացքն ավելի արագ կչորանա, քան խոնավ օդում: Այն ավելի արագ կչորանա քամու ժամանակ. գոլորշին քամին տանում է, և գոլորշիացումը տեղի է ունենում ավելի ինտենսիվ:

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

Մենք անընդհատ դիտում ենք մթնոլորտում ջրի գոլորշիների խտացումը ամպերի, անձրևի և առավոտյան ցողի տեսքով. Հենց գոլորշիացումն ու խտացումն են ապահովում ջրի շրջապտույտը 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։ Ջրից դուրս գալու ժամանակ ձեզ շատ լավ է ծանոթ սառնության և երբեմն նույնիսկ ցրտի (հատկապես քամու) զգացումը. ջուրը, գոլորշիանալով մարմնի ողջ մակերեսով, տանում է ջերմությունը, մինչդեռ քամին արագացնում է գոլորշիացման գործընթացը19:

Նույն սառնությունը կարելի է զգալ, եթե ձեր ձեռքով անցկացնեք ցնդող լուծիչով թրջված բամբակյա բուրդ (ասենք՝ ացետոն կամ եղունգների լաք մաքրող միջոց): Քառասուն աստիճան ջերմության մեջ, մեր մարմնի ծակոտիներով խոնավության գոլորշիացման բարձրացման շնորհիվ, մենք պահպանում ենք մեր ջերմաստիճանը նորմալ մակարդակի վրա. առանց այս ջերմակարգավորման մեխանիզմի, այսպիսի շոգին

19 Հիմա պարզ է, թե ինչու ենք տաք թեյը փչում: Ի դեպ, նույնիսկ ավելի լավ է օդը քաշել ձեր մեջ, քանի որ չոր շրջապատող 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 գրավիչ ուժերով, ինչի արդյունքում հեղուկի մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան մեծանում է ( համեմատեք այս երևույթը հալվածի բյուրեղացման ժամանակ էներգիայի արտազատման հետ):

10.6 Եռում

Ձեզ ծանոթ է եռացող ջրի գործընթացը։ 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 որոշակի քանակությամբ օդ միշտ լուծվում է հեղուկի մեջ, որը այնտեղ է հայտնվում դիֆուզիայի արդյունքում։ Երբ հեղուկը տաքացվում է, այդ օդը ընդլայնվում է, օդային փուչիկները աստիճանաբար մեծանում են չափերով և տեսանելի են դառնում անզեն աչքով (ջրի կաթսայում դրանք նստում են հատակին և պատերին): Օդային փուչիկների ներսում հագեցած գոլորշի կա, որի ճնշումը, ինչպես հիշում եք, ջերմաստիճանի բարձրացման հետ արագորեն մեծանում է։

Որքան մեծանում են պղպջակները, այնքան մեծանում է նրանց վրա Արքիմեդյան ուժը, և որոշակի պահին փուչիկները սկսում են առանձնանալ և լողալ վերև։ Բարձրանալով դեպի վեր՝ փուչիկները մտնում են հեղուկի ավելի քիչ ջեռուցվող շերտերը. դրանցում եղած գոլորշիները խտանում են, և փուչիկները նորից փոքրանում են։ Փուչիկների փլուզումից առաջանում է թեյնիկի եռացմանը նախորդող ծանոթ աղմուկը։ Վերջապես, ժամանակի ընթացքում ամբողջ հեղուկը հավասարաչափ տաքանում է, փուչիկները հասնում են մակերեսին և պայթում, դուրս են նետում օդն ու գոլորշին, աղմուկը փոխարինվում է կարկաչով, և հեղուկը եռում է։

Այսպիսով, փուչիկները ծառայում են որպես գոլորշու «հաղորդիչներ» հեղուկի ներսից մինչև դրա մակերեսը։ Եռման ժամանակ, նորմալ գոլորշիացման հետ մեկտեղ, հեղուկը ամբողջ ծավալով վերածվում է գոլորշու, գոլորշիացվում է օդային փուչիկների, որին հաջորդում է դրսում գոլորշու արտազատումը: 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 հասնում է եռման կետը, հենց այն ջերմաստիճանը, 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 հավասար է 105 Պա: Այս փաստը պետք է հայտնի լինի խնդիրների լուծման համար, այն հաճախ համարվում է լռելյայն:

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

Եռման կետը (նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում) խիստ սահմանված արժեք է տվյալ հեղուկի համար20: 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 տեսնում ենք նաև, որ թթվածինը եռում է 183 C-ում։ Սա նշանակում է, որ 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 հեռացվի կրակից, ապա եռումը անմիջապես կդադարի Եռման գործընթացը պահանջում է ջերմության անընդհատ մատակարարում: Միևնույն ժամանակ, թեյնիկի ջրի ջերմաստիճանը եռալուց հետո դադարում է փոխվել՝ անընդհատ մնալով 100 C-ում, ուր է գնում մատակարարվող ջերմությունը:

Իրավիճակը նման է հալման գործընթացին՝ ջերմությունն օգտագործվում է մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիան մեծացնելու համար։ Այս դեպքում մոլեկուլները հեռացնելու աշխատանք կատարել այնպիսի հեռավորությունների վրա, որ ձգողական ուժերը չկարողանան մոլեկուլները միմյանց մոտ պահել, և հեղուկը կվերածվի գազային վիճակի։

10.7 Եռման գրաֆիկ

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

Ջերմաստիճանը
t kip
Բրինձ. 24. Եռման գրաֆիկ

AB բաժինը նախորդում է եռման սկզբին: BC հատվածում հեղուկը եռում է, և դրա զանգվածը նվազում է: C կետում հեղուկը ամբողջությամբ եռում է:

Որպեսզի BC հատվածն ամբողջությամբ անցնի, այսինքն, որպեսզի հեղուկը, որն արդեն հասցվել է եռման կետի, ամբողջությամբ վերածվի գոլորշու, այս հեղուկին պետք է մատակարարվի որոշակի քանակությամբ ջերմություն Qsteam: Փորձը ցույց է տալիս, որ ջերմության տվյալ քանակությունը ուղիղ համեմատական ​​է հեղուկի զանգվածին.

Qpar = Lm:

Համաչափության գործակից L 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 կազմում է 2300 կՋ/կգ։ Հետաքրքիր է այն համեմատել սառույցի հալման հատուկ ջերմության հետ (340 կՋ/կգ), գոլորշիացման հատուկ ջերմությունը գրեթե յոթ անգամ ավելի է: Սա զարմանալի չէ. ի վերջո, սառույցը հալեցնելու համար հարկավոր է միայն ոչնչացնել ջրի մոլեկուլների պատվիրված դասավորությունը բյուրեղային ցանցի հանգույցներում. այս դեպքում 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 եղած բոլոր կապերը կոտրելու և մոլեկուլները միմյանցից զգալի հեռավորության վրա տեղափոխելու համար (շատ ավելի մեծ, քան մոլեկուլների չափը):

10.8 Խտացման գրաֆիկ

Գոլորշի խտացման և հեղուկի հետագա սառեցման գործընթացը գծապատկերում երևում է տաքացման և եռման գործընթացին համաչափ: Ահա հարյուր աստիճանի ջրային գոլորշու դեպքի համապատասխան խտացման գրաֆիկը, որն առավել հաճախ հանդիպում է խնդիրներում (նկ. 25):

Ջերմաստիճանը
Բրինձ. 25. Խտացման գրաֆիկ

C կետում մենք ունենք ջրի գոլորշի 100 C ջերմաստիճանում: CD հատվածում առաջանում է խտացում; Այս հատվածի ներսում կա 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 միջով անցնելիս) անջատվում է Q = Lm ճիշտ նույն քանակությամբ ջերմություն, որը ծախսվել է տվյալ ջերմաստիճանում m զանգվածով հեղուկը գոլորշու վերածելու վրա:

Եկեք համեմատենք ջերմության հետևյալ քանակությունները զվարճանքի համար.

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

Q2, որն ազատվում է, երբ ստացված 100 աստիճան ջուրը սառչում է մինչև, ասենք, 20 C ջերմաստիճանի:

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

Q2 = սմ t = 4200 0;001 80 = 336 J:

Այս թվերը հստակ ցույց են տալիս, որ գոլորշու այրումը շատ ավելի վատ է, քան եռացող ջրով: Երբ եռացող ջուրը շփվում է մաշկի հետ, թողարկվում է միայն ¾Q2 (եռացող ջուրը սառչում է): Բայց այրվածքի դեպքում սկզբում գոլորշին կթողարկվի մեծության կարգով մեծ քանակությամբտաքացնել Q1 (գոլորշին խտանում է), գոյանում է հարյուր աստիճանի ջուր, որից հետո այս ջրի սառչելիս կավելացվի նույն արժեքը՝ Q2։