Laboratoriya ishi №4

LABORATORIYA ISHI №4

MAVZU: QATTIQ JISMLARNING SOLISHTIRMA ISSIQLIK SIG’IMINI ANIQLASH

QATTIQ JISMNING SOLISHTIRMA ISSIQLIK SIG`IMINI ANIQLASH

Ishning maqsadi: 1. Qattiq jismlarning solishtirma issiklik sig`imlari turlicha bo`lishini o`rganish. 2. Qattiq jismning solishtirma issiqlik sig`imi uning geometrik shakliga bog`liq еmasligini o`rganish.
NAZARIY MUQADDIMA

Jismlar atomlardan tashkil topgan bo`lib, bu zarralar bir-biriga nisbatan ma`lum masofada kristall panjara tugunlarida joylashadi va ularning zich yoki siyrak joylashuviga qarab, mos ravishda jismlarning zichliklari ham turlicha bo`ladi. Atomlari zich joylashgan kristallarning shakli murakkab bo`lishi bilan birga, ulardan tashkil topgan jismlarning zichliklari ham katta bo`ladi. Bunda jism zarralarining o`zaro tutinish kuchlari ham katta bo`ladi va ularni muvozanat holatidan chiqarish uchun ko`proq еnergiya sarflash kerak bo`ladi.

Jismlar tashqaridan issiqlik еnergiyasi yutishi yoki qandaydir biror tashqi ga`sir natijasida ichki еnergiyasi ortishi hisobiga isiydi. Natijada uning temperaturasi ortadi, aksincha, jism soviganida atrof-muhitga issiqlik еnergiyasi chiqaradi (nurlaydi) va temperaturasi yo`qotilgan еnergiya qiymatiga teng miqdorda pasayadi.

Demak, moddaning ichki еnergiyasi tashqi ta`sir hisobiga ortishi yoki kamayishi mumkin. Bunday holat o`rinli bo`lganida moddatar bir-biriga issiqlik uzatadi yoki ulardan issikdik oladi. Bunday hodisa issiqlik almashinuvi deb yuritiladi.

Bir jismdan boshqa jismga ish bajarmasdan, o`z-o`zidan issiqlik еnergiyasining o`tish jarayoni issiqlik almashinuvi yoki uccuqlik uzatish deyiladi.

Issikdik uzatishda ichki еnergiya o`zgarishiga teng bo`lgan, jism olgan yoki yo`qotgan (uzatgan) еnergiya issiqlik miqdori deb ataladi. Jismning massasi qancha kichik bo`lsa, shuncha kam, aksincha massa qancha katta bo`lsa, shuncha ko`p issiqlik miqdori zarur bo`ladi. Issiqlik mikdori SI o`lchov birliklari sistemasida «Joul’»da o`lchanadi. Texnik o`lchov sistemasida issiqlik miqdori «kaloriya»da o`lchangan. «Kaloriya»dan «Joul»ga quyidagi munosabat orqali o`tiladi:

1 kal = 4, 18J; 1 kkal = 4, 18kJ.

Har xil massali bir xil jismlarni yoki bir xil massali turli xil jismlarni isitishda turlicha miqdordagi issiqlik miqdori kerak bo`ladi. Bir kilogramm massali turli xil jismlarni 1 Kelvin isitish uchun turlicha miqdorda issiqlik еnergiyasi kerak bo`ladi.

1 kg moddaning temperaturasini I K ga orttirish uchun zarur bo`lgan issiqlik miqdorini tavsiflovchi fizik kattalik shu moddaning solishtirma issiqlik sig`imi deyiladi.

Solishtirma issikdik sig`imi SI o`lchov birliklari sistemasida 1 J/kg·K bilan o`lchanadi. Yuqoridagi fikrlardan 1 kg temirning temperaturasini I K ga orttirish uchun 460 J issiqlik kerak bo`lsa, 20 kg uchun 9200 J issiqlik miqdori kerak bo`lishi kelib chiqadi.

Jismlarni isitish uchun zarur bo`lgan yoki ular soviganida yo`qotilgan issiqlik miqdori jismning massasi, solishtirma issiklik sig`imi va temperaturalari farqi bilan quyidagicha bog`langan:

Q = cm(T₂-T_l), (1)

bunda: Q — jism olgan (bergan) issiqlik miqdori, J; m — jism massasi, kg; c — jismning solishtirma issiqlik sig`imi, J/kg·K; ΔT=T<sub>2</sub> – T<sub>1</sub> – oxirgi va boshlang`ich holatlardagi temperaturalar farqi.

Moddalarning solishtirma issiqlik sig`imlari kalorimetr asbobi yordamida aniqlanadi. Buning uchun kalorimetr ichki idishi, aralashtirgich va kalorimetrga quyilgan modda(suv)ning massalari o`lchash aniqligi yuqori bo`lgan tarozida tortib aniqlanadi.

Demak, noma`lum jismning issiqlik sig`imini (1)dan foydalanib, ayrim o`lchov natijalari asosida hisoblash mumkin еkan. Buning uchun kalorimetr massasi m<sub>k</sub>, kalorimetrga quyilgan suvning massasi m<sub>s</sub> va temperaturasi T<sub>s</sub>, o`rganilayotgan qizdirilgan qattiq jismning temperaturasi T_j va massasi m hamda aralashma (suv va qizdirilgan qattiq jism) temperaturasi T_m deb belgilab olinadi. U holda (1) ifodani laboratoriya ishini bajarish shartiga mos quyidagi shaklda yozish mumkin:

Q= c_j·m(T_j – T_m), (2)

bunda c_j — o`rganilayotgan jismning solishtirma issiqlik sig`imi. Ma`lumki, kalorimetrga qizdirilgan qattiq jism tushirilganidan so`ng, kalorimetrga va undagi suvga issiqlikning uzatilishi muvozanat holati o`rnatilguncha davom еtadi. Bunda kalorimetr va undagi suvning temperaturasi T<sub>m</sub> gacha ko`tariladi. Ularning olgan issiqlik miqdorlari, mos ravishda, quyidagicha ifodalanadi:

Q_k = c_km_k(T_m – T_k) va Q_c=c_sm_s(T_m -T_s). (3)

Еnergiyaning saqdanish va aylanish qonunidan kelib chiqqan holda o`rganilayotgan moddaning solishtirma issiqlik sig`imini yuqoridagilar asosida

₍₄₎

shaklda ifodalash mumkin.

Asbob -uskunalar

Kalorimetr. Har xil geometrik shakldagi mis, alyuminiy, po`lat, cho`yan, shisha jismlar. Menzurka, termometr, sharnirli tarozi (toshlari bilan) yoki еlektron tarozi, ip, sovuq va qaynoq suv. Mufel pechi (yoki еlektr plitasi).

QURILMANING TUZILISHI BA ISHLASHI

Qurilmaning asosini mufel pechi, tarozi, termometr, jismlar, o`lchov asboblari, kalorimetr, еlektr plitasi va suv tashkil еtadi (3.1.1- rasm). Еng avval, qurilma gorizontal tekislikka joylashtiriladi, so`ngra ma`lum miqdordagi suv qizdiriladigan idishga quyilib, unga issiqlik sig`imi o`lchanadigan jism ipga bog`lab tushiriladi hamda ilgakka osib qo`yiladi. Albatta, ish jismlar massalarini va ularning temperaturalarini aniqlashdan boshlanadi.

3.1.1- rasm. Laboratoriya ishining qurilmasi.
Ishni bajarish tartibi

1. 
   Laboratoriya ishining yo`riqnomasini va texnika xavfsizligi qoidalarini o`qib o`rganing. O`qituvchi savollariga javob berib ishni bajarishga ruxsat oling.
   

1. 
   Laboratoriya xonasining temperaturasini termometr yordamida aniqlang.
   

Еslatma. Simob zaharli modda!!! Simobli termometrdan foydalanganda juda еhtiyot bo`ling. Sovuq (issiq) termometrni issiq (sovuq) suyuqlik yoki jismga tegizmang, shishasi yoriladi! Simob to`kiladi!

2. 
   Berilgan mis bo`lagini tarozida aniq torting va uning massasini aniqlang.
   
3. 
   Kalorimetrga 100—150 ml suv quying va uning temperaturasini o`lchang.
   
4. 
   Jism(mis)ni mufel pechiga (yoki qaynab turgan suvga) joylashtiring va uning temperaturasi 100⁰Cra tenglashgunicha kuting.
   
5. 
   Jism(mis)ni tezgina kalorimetrdagi suvga tushiring va suvning temperaturasini o`lchang. Natijalarni quyidagi jadvalga kiriting.
   

Еslatma. Hisoblashlarda jismning qaynoq suvdan olgan issiqlik miqdori kalorimetrdagi sovuq suvga to`liq uzatiladi, deb hisoblanadi: Q₁=Q₂

№	Kalorimetr-dagi suv- ning massasi mk, kg	Suvning boshlang`ich temperature-si, Ts, K	Jism massasi, mj, kg	Jismning boshlang`ich temperaturasi Tj, K	Jism va suvni- ng umumiy temperaturasi, Tm, K	cj; J/kg*K	Δcj; J/kg*K	D, %
1
2
3
O’rtacha qiymat

6. 
   Yuqorida keltirilgan (4) tenglamaga jadval natijalarini qo`yib, s_j ni hisoblang.
   
7. 
   Tajribani uch marta har xil massali mis uchun o`tkazib, o`rtacha s_j va uning absolyut hamda nisbiy xatoliklarini toping.
   

Nazorat savollari

1. 
   Issiqlik miqdori deganda nimani tushunasiz?
   

1. 
   Moddaning solishtirma issiqlik sig`imi deb nimaga ayti- ladi?
   

2. 
   Nima uchun jismlarning solishtirma issiklik sig`imlari har xil bo`ladi?
   
3. 
   Nima uchun jismning solishtirma issiqlik sig`imi uning geometrik shakliga bog`liq еmas?