Issiqlik miqdori uchun formula. Dars mavzusi: “Issiqlik miqdori

Ichki energiya

Ichki energiya juda murakkab atama bo'lib, uning ma'nosida issiqlik miqdori haqida gapirishdan oldin tushunish kerak. U ob'ektning makroparametrlari qiymatining oshishi yoki kamayishi bilan o'zgaruvchan energiyani bildiradi va mos yozuvlar tizimiga bog'liq emas. Bu umumiy energiyaning bir qismidir. O'rganilayotgan narsaning massa markazi tinch holatda bo'lgan sharoitda u bilan mos keladi (ya'ni kinetik komponent yo'q).
Biror kishi biron bir jismning (masalan, velosiped) qizib ketganini yoki sovib ketganini his qilganda, bu ushbu tizimni tashkil etuvchi barcha molekulalar va atomlar ichki energiyaning o'zgarishini boshdan kechirganligini ko'rsatadi. Biroq, haroratning o'zgarmasligi bu ko'rsatkichning saqlanishini anglatmaydi.

Ish va issiqlik

Har qanday termodinamik tizimning ichki energiyasini ikki yo'l bilan o'zgartirish mumkin:

• 
  u ustida ishlash orqali;
  
• 
  atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi paytida.
  

Ushbu jarayonning formulasi quyidagicha ko'rinadi:
dU = Q-A, bu erda U - ichki energiya, Q - issiqlik, A - ish.
O‘quvchini ifoda soddaligiga aldanib qo‘ymasin. O'zgartirish Q = dU + A ekanligini ko'rsatadi, lekin entropiya (S) kiritilishi formulani dQ = dSxT ko'rinishiga keltiradi.
Bu holda tenglama differensial ko'rinishga ega bo'lganligi sababli, birinchi ifoda xuddi shu narsani talab qiladi. Keyinchalik, tekshirilayotgan ob'ektga ta'sir qiluvchi kuchlarga va hisoblangan parametrga qarab, kerakli nisbat olinadi.
Termodinamik tizimga misol sifatida metall sharni olaylik. Agar siz uni bossangiz, uni yuqoriga tashlang, chuqur quduqqa tashlasangiz, bu uning ustida ishlashni anglatadi. Tashqi tomondan, bu zararsiz harakatlar to'pga hech qanday zarar etkazmaydi, lekin uning ichki energiyasi juda oz bo'lsa ham o'zgaradi.
Ikkinchi usul - issiqlik almashinuvi. Endi biz ushbu maqolaning asosiy maqsadiga keldik: issiqlik miqdori nima ekanligini tavsiflash. Bu issiqlik almashinuvi paytida yuzaga keladigan termodinamik tizimning ichki energiyasidagi shunday o'zgarish (yuqoridagi formulaga qarang). U joul yoki kaloriya bilan o'lchanadi. Shubhasiz, agar siz to'pni zajigalkada, quyoshda yoki faqat issiq qo'lda ushlab tursangiz, u qizib ketadi. Va keyin, haroratni o'zgartirib, siz bir vaqtning o'zida unga etkazilgan issiqlik miqdorini topishingiz mumkin. Nima uchun gaz ichki energiya o'zgarishining eng yaxshi namunasidir va shuning uchun maktab o'quvchilari fizikani yoqtirmaydilar.

Yuqorida biz metall sharning termodinamik parametrlaridagi o'zgarishlarni tasvirlab berdik. Ular maxsus qurilmalarsiz unchalik sezilmaydi va o'quvchi faqat ob'ekt bilan sodir bo'ladigan jarayonlar haqida bir so'z aytishi mumkin. Tizim gaz bo'lsa, bu boshqa masala. Unga bosing - u ko'rinadi, uni isitadi - bosim ko'tariladi, uni er ostiga tushiradi - va buni osongina tuzatish mumkin. Shuning uchun darsliklarda ko'pincha vizual termodinamik tizim sifatida gaz olinadi.
Ammo, afsuski, zamonaviy ta'limda haqiqiy tajribalarga unchalik e'tibor berilmaydi. Yozuvchi olim Asboblar to'plami, nima xavf ostida ekanligini mukammal tushunadi. Uning fikricha, gaz molekulalari misolida barcha termodinamik parametrlar to'g'ri namoyon bo'ladi. Ammo bu dunyoni endigina kashf qilayotgan talaba nazariy pistonli ideal kolba haqida eshitishdan zerikadi. Agar maktabda haqiqiy tadqiqot laboratoriyalari bo'lsa va ularda ishlash uchun soatlar ajratilsa, hammasi boshqacha bo'lardi. Hozircha, afsuski, tajribalar faqat qog'ozda. Va, ehtimol, shuning uchun odamlar fizikaning ushbu sohasini faqat nazariy, hayotdan uzoq va keraksiz narsa deb bilishadi.

Shuning uchun biz yuqorida aytib o'tilgan velosipedni misol sifatida keltirishga qaror qildik. Biror kishi pedallarni bosadi - u ular ustida ishlaydi. Butun mexanizmga momentni berishdan tashqari (buning yordamida velosiped kosmosda harakat qiladi), tutqichlar ishlab chiqarilgan materiallarning ichki energiyasi o'zgaradi. Velosipedchi burilish uchun tutqichlarni bosadi va yana ishni bajaradi.

Tashqi qoplamaning (plastmassa yoki metall) ichki energiyasi ortadi. Biror kishi yorqin quyosh ostida ochiq joyga haydab chiqadi - velosiped qiziydi, uning issiqlik miqdori o'zgaradi. Qadimgi eman daraxti soyasida dam olishni to'xtatadi va tizim soviydi, kaloriya yoki joulni yo'qotadi. Tezlikni oshiradi - energiya almashinuvi kuchayadi. Biroq, bu barcha holatlarda issiqlik miqdorini hisoblash juda kichik, sezilmaydigan qiymatni ko'rsatadi. Shu sababli, haqiqiy hayotda termodinamik fizikaning ko'rinishlari yo'qdek tuyuladi.