Жылуулук сыйымдуулугу жана өзгөчө жылуулук
Бул салыштыруу бүтүндөй объекттин температурасын көтөрүү үчүн зарыл болгон жалпы энергияны өлчөөчү жылуулук сыйымдуулугу менен материалдын массасына карабастан анын ички жылуулук касиетин аныктоочу салыштырмалуу жылуулуктун ортосундагы маанилүү айырмачылыктарды талдайт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү климат таануудан баштап өнөр жай инженериясына чейинки тармактар үчүн абдан маанилүү.
Көрүнүктүү нерселер
- Салыштырмалуу жылуулук - бул материалдын "манжа изи", ал эми жылуулук сыйымдуулугу объектти сүрөттөйт.
- Суу кеңири таралган заттардын ичинен эң жогорку жылуулук сыйымдуулугуна ээ.
- Нерсеге масса кошуу анын жылуулук сыйымдуулугун жогорулатат, бирок анын салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугун өзгөрүүсүз калтырат.
- Металлдардын жылуулук сыйымдуулугу, адатта, төмөн, ошондуктан алар жылуулукту эң сонун өткөрүшөт.
Жылуулук сыйымдуулугу эмне?
Бүтүндөй объекттин температурасын бир градуска өзгөртүү үчүн талап кылынган жалпы жылуулукту билдирген кеңири касиет.
- Белгиси: C
- Бирдик: Кельвинге туура келген Джоуль (Дж/К)
- Мүлктүн түрү: Кеңири (массасына жараша)
- Эсептөө: C = Q / ΔT
- Негизги өзгөрмө: Заттын көлөмүнө жараша өзгөрүүлөр
Өзгөчө жылуулук эмне?
Бир масса бирдигин бир градуска көтөрүү үчүн керектүү жылуулукту көрсөткөн интенсивдүү касиет.
- Белги: c (кичинекей тамгалар менен)
- Бирдик: Килограммга Джоуль - Кельвин (Дж/кг·К)
- Менчик түрү: Интенсивдүү (массадан көз карандысыз)
- Эсептөө: c = Q / (mΔT)
- Негизги өзгөрмө: Белгилүү бир материал үчүн туруктуу
Салаштыруу таблицасы
| Мүмкүнчүлүк | Жылуулук сыйымдуулугу | Өзгөчө жылуулук |
|---|---|---|
| Аныктама | Объекттин температурасын 1°C/K көтөрүү үчүн жумшалган жалпы жылуулук | 1 кг затты 1°C/K га көтөрүү үчүн жылытыңыз |
| Мүлктүн мүнөзү | Кеңейтилген (өлчөмүнө жараша) | Интенсивдүү (өлчөмүнө көз карандысыз) |
| SI бирдиги | Дж/К же Дж/°C | Дж/(кг·К) же Дж/(кг·°C) |
| Көз карандылык | Массага жана материалга көз каранды | Материалдын түрүнө гана жараша болот |
| Математикалык символ | Баш тамга C | Кичинекей c тамгасы |
| Мисал (Суу) | Ар кандай болот (Көлдө бир чыныдан көп нерсе бар) | Туруктуу (~4,184 Дж/кг·К) |
Толук салыштыруу
Масса жана масштаб
Эң негизги айырмачылык массанын мааниге кандай таасир этеринде. Жылуулук сыйымдуулугу – бул көлөмдүк өлчөө, башкача айтканда, бассейндин жылуулук сыйымдуулугу бир стакан сууга караганда алда канча жогору, бирок алар бир эле зат. Салыштырмалуу жылуулук жалпы көлөмдү эске албай, материалдын өздүгүнө гана көңүл бурат, бул окумуштууларга темир жана жыгач сыяктуу ар кандай заттарды адилеттүү салыштырууга мүмкүндүк берет.
Лабораториялык жана талаада колдонуу
Инженерлер унаанын кыймылдаткыч блогу сыяктуу белгилүү бир компоненттерди долбоорлоодо жылуулук сыйымдуулугун колдонушат, бул бүтүндөй тетик ысып кеткенге чейин канча жылуулук энергиясын сиңире аларын түшүнүү үчүн керек. Салыштырмалуу жылуулук жумушка туура келген материалды тандоо үчүн процесстин башында колдонулат. Мисалы, суу көбүнчө муздаткыч катары тандалып алынат, анткени анын өзгөчө жогорку салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу ага температуранын минималдуу өзгөрүшү менен көп көлөмдөгү энергияны алып кетүүгө мүмкүндүк берет.
Температураны жөнгө салуу
Эки концепция тең системанын энергиянын киришине кандай жооп кайтарарын сүрөттөйт. Жогорку жылуулук сыйымдуулугу бар объект (Жердин океандары сыяктуу) температуранын тез өзгөрүшүнө каршы туруп, жылуулук буфери катары иштейт. Бул каршылык материалдын салыштырма жылуулук сыйымдуулугуна жана тартылган массанын көлөмүнө негизделген. Көпчүлүк металлдар сыяктуу эле, салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу төмөн материалдар ысыкка же суукка дуушар болгондо дээрлик заматта ысыйт жана муздайт.
Эсептөө ыкмалары
Жылуулук сыйымдуулугун табуу үчүн, кошулган энергияны температуранын өзгөрүшүнө бөлүү жетиштүү. Салыштырмалуу жылуулукту табуу үчүн, аны үлгүнүн массасына да бөлүү керек. Термодинамикада салыштырмалуу жылуулук көп учурда туруктуу басым жана туруктуу көлөмдүн өзгөрүшүнө бөлүнөт, бул газдардын ар кандай айлана-чөйрө шарттарында кандайча иштээрин талдоодо өзгөчө маанилүү.
Артыкчылыктары жана кемчиликтери
Жылуулук сыйымдуулугу
Артыкчылыктары
- +Бүтүндөй системанын жүрүм-турумун сүрөттөйт
- +Инженердик бөлүктөр үчүн маанилүү
- +Түздөн-түз өлчөө оңой
- +Термикалык инерция үчүн пайдалуу
Конс
- −Объекттин өлчөмү менен өзгөрүүлөр
- −Заттарды аныктоо мүмкүн эмес
- −Белгилүү бир объектилер менен чектелген
- −Салыштыруу үчүн карама-каршы келет
Өзгөчө жылуулук
Артыкчылыктары
- +Ар бир материал үчүн туруктуу
- +Белгисиз заттарды аныктайт
- +Дүйнөлүк колдонуу үчүн стандартташтырылган
- +Материалдарды салыштырууга мүмкүндүк берет
Конс
- −Массаны өлчөө талап кылынат
- −Фазага (катуу/газ) жараша өзгөрөт
- −Татаалыраак бирдиктер
- −Температурага көз каранды экстремалдык шарттарда
Жалпы каталар
Жогорку жылуулук сыйымдуулугу объекттин жакшы өткөргүч экенин билдирет.
Тескерисинче, көп учурда туура болот. Жогорку жылуулук сыйымдуулугу объекттин энергияны сактап, температурасын жай өзгөртүшүн билдирет. Жез сыяктуу жакшы өткөргүчтөрдүн салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу көп учурда төмөн, бул аларга энергияны сактап калуунун ордуна тез өткөрүп берүүгө мүмкүндүк берет.
Заттын жылуулук сыйымдуулугу эч качан өзгөрбөйт.
Салыштырмалуу жылуулук чындыгында заттын фазасына жараша өзгөрөт. Мисалы, суюк суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу болжол менен 4184 Дж/кг·К түзөт, бирок муз менен буунун маанилери болжол менен бул сумманын жарымына барабар.
Жылуулук сыйымдуулугу жана жылуулук сыйымдуулугу бир эле нерсе.
Жылуулук – бул системалардын ортосундагы транзиттик энергия, ал эми жылуулук сыйымдуулугу – бул система температуранын өзгөрүшүнүн бир даражасына канча энергияны кармай аларын сүрөттөгөн касиет. Бири – процесс, экинчиси – мүнөздөмө.
Бирдей температурадагы объектилердин жылуулук сыйымдуулугу бирдей болот.
Эки нерсе 50°C температурада болсо да, алардын жылуулук сыйымдуулугу алардын жылуулук сыйымдуулугуна жараша болот. 50°C суу куюлган чоң казан 50°C суу куюлган бир жез тыйынга караганда бир топ көп жылуулук энергиясын камтыйт, анткени казандын жылуулук сыйымдуулугу алда канча жогору.
Көп суралуучу суроолор
Эмне үчүн суунун өзгөчө жылуулук сыйымдуулугу мынчалык жогору?
Салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугунун формуласы кандай?
Өзгөчө жылуулук климатка кандай таасир этет?
Жылуулук өткөрүмдүүлүгү жылуулук өткөрүмдүүлүгү менен бирдейби?
Молярдык жылуулук сыйымдуулугу деген эмне?
Объекттин жылуулук сыйымдуулугу терс болушу мүмкүнбү?
Эмне үчүн металлдар бирдей температурада жыгачка караганда муздак сезилет?
Лабораторияда жылуулуктун белгилүү бир көлөмүн кантип өлчөйсүз?
Чыгарма
Жылуулук сыйымдуулугун радиатор же планета сыяктуу белгилүү бир бүтүн объекттин жылуулук жүрүм-турумун билүү керек болгондо колдонуңуз. Затты аныктоодо же ар кандай материалдардын ички жылуулук эффективдүүлүгүн салыштырууда салыштырма жылуулукту колдонуңуз.
Тиешелүү салыштыруулар
Атайын салыштырмалуулук теориясы жана жалпы салыштырмалуулук теориясы
Бул салыштыруу Альберт Эйнштейндин революциялык эмгегинин эки түркүгүн талкалап, атайын салыштырмалуулук теориясы кыймылдагы объектилер үчүн мейкиндик менен убакыттын ортосундагы байланышты кандайча кайрадан аныктаганын, ал эми жалпы салыштырмалуулук теориясы бул түшүнүктөрдү кеңейтип, тартылуу күчүнүн фундаменталдык мүнөзүн ааламдын өзүнүн ийрилиги катары түшүндүрөт.
Атом жана молекула
Бул деталдуу салыштыруу элементтердин бирдиктүү фундаменталдык бирдиктери болгон атомдор менен химиялык байланыш аркылуу пайда болгон татаал түзүлүштөр болгон молекулалардын ортосундагы айырмачылыкты тактайт. Ал алардын туруктуулугундагы, курамындагы жана физикалык жүрүм-турумундагы айырмачылыктарын баса белгилеп, студенттерге жана илим ышкыбоздоруна зат жөнүндө негизги түшүнүк берет.
Басым vs Стресс
Бул салыштыруу бетке перпендикуляр түрдө колдонулган тышкы күч болгон басым менен тышкы жүктөмдөргө жооп катары материалдын ичинде пайда болгон ички каршылык болгон чыңалуунун ортосундагы физикалык айырмачылыктарды деталдуу түрдө баяндайт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү курулуш инженериясы, материал таануу жана суюктук механикасы үчүн абдан маанилүү.
Борбордон чегинүүчү күч vs Борбордон чегинүүчү күч
Бул салыштыруу айлануу динамикасында борбордон чегинүүчү жана борбордон чегинүүчү күчтөрдүн ортосундагы негизги айырмачылыкты тактайт. Борбордон чегинүүчү күч – бул объектини өз жолунун борборуна тарткан чыныгы физикалык өз ара аракеттешүү болсо, борбордон чегинүүчү күч – бул айлануучу эталондук системанын ичинде гана пайда болгон инерциялык "көрүнүп турган" күч.
Вакуум vs аба
Бул салыштыруу вакуум — затсыз чөйрө — менен Жерди курчап турган газ аралашмасы болгон абанын ортосундагы физикалык айырмачылыктарды изилдейт. Анда бөлүкчөлөрдүн бар же жок экендиги илимий жана өнөр жайлык колдонмолордо үндүн өтүшүнө, жарыктын кыймылына жана жылуулуктун өтүшүнө кандай таасир этери кеңири баяндалат.