Şəkil hamıya tanışdır: odun üstündə sobanın üstündə bir qazan su var. Soyuqdan gələn su tədricən isti olur, buna görə də səthində ilk baloncuklar görünür və tezliklə hamısı şən qaynayır. Suyun buxarlanma istiliyi nədir? Bəzilərimiz məktəb kurikulumundan xatırlayırıq ki, təbii atmosfer təzyiqində suyun temperaturu 100 °C-dən çox ola bilməz. Yadında olmayan və ya inanmayanlar isə müvafiq termometrdən istifadə edib, təhlükəsizlik tədbirlərinə riayət etməklə əmin ola bilərlər.
Bəs bu necə ola bilər? Axı tavanın altında hələ də od yanır, enerjisini mayeyə verir və suyu qızdırmasa hara gedir? Cavab: Enerji suyu buxara çevirmək üçün istifadə olunur.
Enerji hara gedir
Adi həyatda biz ətrafımızdakı maddənin üç vəziyyətinə öyrəşmişik: bərk, maye və qazlar. Bərk vəziyyətdə molekullar kristal qəfəsdə sərt şəkildə sabitlənir. Ancaq bu, onların tam hərəkətsizliyi demək deyil, istənilən temperaturda, ən azı -273 ° C-dən bir dərəcə yüksək olduqda (bu mütləq sıfırdır), molekullar titrəyir. Üstəlik, vibrasiyanın amplitudası temperaturdan asılıdır. Qızdırıldıqda enerji ötürülürmaddənin zərrəcikləri və bu xaotik hərəkətlər daha da intensivləşir və sonra müəyyən anda elə bir qüvvəyə çatır ki, molekullar qəfəsin yuvalarını tərk edir - maddə maye halına gəlir.
Maye vəziyyətdə molekullar kosmosda müəyyən bir nöqtədə sabitləşməsələr də, cazibə qüvvəsi ilə bir-biri ilə sıx bağlıdırlar. Maddənin istiliyinin daha da yığılması ilə molekulların bir hissəsinin xaotik titrəyişləri o qədər böyük olur ki, molekulların bir-birinə cazibə qüvvəsi aradan qalxır və onlar bir-birindən uzaqlaşırlar. Maddənin temperaturu yüksəlməyi dayandırır, bütün enerji indi hissəciklərin növbəti və sonrakı partiyalarına ötürülür və beləliklə, addım-addım tavadan gələn bütün su buxar şəklində mətbəxi doldurur.
Hər bir maddə bu prosesi həyata keçirmək üçün müəyyən miqdarda enerji tələb edir. Suyun buxarlanma istiliyi, digər mayelər kimi, sonludur və xüsusi dəyərlərə malikdir.
Hansı vahidlərlə ölçülür
İstənilən enerji (hətta hərəkət, hətta istilik) joul ilə ölçülür. Joule (J) məşhur alim Ceyms Coulun adını daşıyır. Müəyyən bir cismi 1 Nyuton qüvvəsi ilə 1 metr məsafəyə itələdikdə ədədi olaraq 1 J enerji əldə etmək olar.
Əvvəllər istiliyi ölçmək üçün “kalori” kimi bir anlayışdan istifadə edirdilər. İstiliyin elə bir fiziki maddə olduğuna inanılırdı ki, hər hansı bir bədənə daxil və ya ondan axa bilər. Fiziki bədənə nə qədər çox "sızdı"sa, bir o qədər isti olur. Köhnə dərsliklərdə bu fiziki kəmiyyəti hələ də tapa bilərsiniz. Ancaq onu joula çevirmək çətin deyil, 4-ə vurmaq kifayətdir,19.
Mayeləri qazlara çevirmək üçün tələb olunan enerjiyə xüsusi buxarlanma istiliyi deyilir. Ancaq bunu necə hesablamaq olar? Sınaq borusunu buxara çevirmək bir şeydir, nəhəng gəminin buxar mühərriki çənini çevirmək isə başqa şeydir.
Ona görə də, məsələn, H2O üçün istilik mühəndisliyində "suyun buxarlanmasının xüsusi istiliyi" anlayışı ilə işləyirlər (J / kq - ölçü vahidi). Və burada əsas söz “xüsusi”dir. 1 kq maye maddəni buxara çevirmək üçün lazım olan enerji miqdarı hesab olunur.
Dəyər Latın L hərfi ilə göstərilir. Dəyər 1 kq üçün joul ilə ölçülür.
Suya nə qədər enerji lazımdır
Suyun buxarlanmasının xüsusi istiliyi aşağıdakı kimi ölçülür: N miqdarı konteynerə tökülür, qaynadək gətirilir. Bir litr suyun buxarlanmasına sərf olunan enerji istənilən dəyər olacaq.
Suyun buxarlanmasının xüsusi istiliyinin nə olduğunu ölçən elm adamları bir az təəccübləndilər. Suya qaza çevrilmək üçün yer üzündə yayılmış bütün mayelərdən daha çox enerji tələb olunur: bütün spirtlər, mayeləşdirilmiş qazlar və hətta civə və qurğuşun kimi metallardan da çox.
Beləliklə, suyun buxarlanma istiliyi 2,26 mJ/kq oldu. Müqayisə üçün:
- civə üçün - 0,282 mJ/kq;
- qurğuşun 0,855 mJ/kq-a malikdir.
Əgər əksinə olarsa?
Prosesi tərsinə çevirsəniz, mayeni kondensasiya etsəniz nə olar? Xüsusi bir şey yoxdur, enerjinin saxlanması qanununun təsdiqi var: birini kondensasiya edərkənbir kiloqram mayenin buxardan buxara çevrilməsi üçün lazım olan qədər istilik ayrılır. Buna görə də, "buxarlanma və kondensasiyanın xüsusi istiliyi" termininə daha çox istinad cədvəllərində rast gəlinir.
Yeri gəlmişkən, buxarlanma zamanı istiliyin udulması faktı məişət və sənaye cihazlarında süni soyuqluq yaratmaq üçün uğurla istifadə olunur.
