Fizikada "istilik" anlayışı müxtəlif cisimlər arasında istilik enerjisinin ötürülməsi ilə əlaqələndirilir. Bu proseslərlə əlaqədar olaraq cisimlərin qızması və soyuması, həmçinin onların yığılma vəziyyətlərində dəyişiklik baş verir. Gəlin istilik nədir sualını daha ətraflı nəzərdən keçirək.
Konsept konsepsiyası
İstilik nədir? Hər bir insan bu suala gündəlik nöqteyi-nəzərdən cavab verə bilər, yəni nəzərdən keçirilən konsepsiyaya əsasən ətraf mühitin temperaturu yüksəldikdə hiss etdiyi hisslər. Fizikada bu hadisə bədəni əmələ gətirən molekulların və atomların xaotik hərəkətinin intensivliyinin dəyişməsi ilə bağlı enerji ötürülməsi prosesi kimi başa düşülür.
Ümumiyyətlə deyə bilərik ki, bədən temperaturu nə qədər yüksək olarsa, onda bir o qədər daxili enerji toplanır və o, başqa cisimlərə bir o qədər çox istilik verə bilər.
İstilik və temperatur
İstilik nədir sualının cavabını bilən çoxları düşünə bilər ki, bu anlayış "temperatur" anlayışına bənzəyir, amma belə deyil. İstilik kinetik enerjidir, temperatur bunun ölçüsüdürenerji. Deməli, istilik ötürmə prosesi maddənin kütləsindən, onu təşkil edən hissəciklərin sayından, həmçinin bu hissəciklərin növündən və onların orta hərəkət sürətindən asılıdır. Öz növbəsində, temperatur yalnız sadalanan parametrlərin sonuncusundan asılıdır.
Sadə bir təcrübə aparsanız, istiliklə temperatur arasındakı fərqi başa düşmək asandır: iki qaba su tökmək lazımdır ki, bir qab dolsun, digəri isə ancaq yarıya qədər dolu olsun. Hər iki qabı odun üzərinə qoyanda müşahidə etmək olar ki, içində su az olan qab əvvəlcə qaynamağa başlayır. İkinci qabın qaynaması üçün oddan bir az daha istilik lazımdır. Hər iki qab qaynayan zaman onların temperaturunu ölçə bilərsiniz, eyni olacaq (100 oC), lakin dolu qabın içindəki suyu qaynatması üçün daha çox istilik tələb olunurdu.
İstilik vahidləri
Fizikada istiliyin tərifinə görə onun enerji və ya iş ilə eyni vahidlərlə, yəni joul (J) ilə ölçüldüyünü təxmin etmək olar. İstiliyin əsas vahidinə əlavə olaraq, gündəlik həyatda tez-tez kalorilər (kkal) haqqında eşitmək olar. Bu anlayış bir qram suya ötürülməsi lazım olan istilik miqdarı kimi başa düşülür ki, onun temperaturu 1 kelvin (K) yüksəlsin. Bir kalori 4,184 J-ə bərabərdir. Siz həmçinin müvafiq olaraq 1 kkal və 1 kal olan böyük və kiçik kalorilər haqqında eşidə bilərsiniz.
İstilik tutumu konsepsiyası
İstiliyin nə olduğunu bilməklə, onu bilavasitə xarakterizə edən fiziki kəmiyyəti - istilik tutumunu nəzərdən keçirək. Bu konsepsiyaya əsasən,fizika temperaturunun 1 kelvin (K) dəyişməsi üçün bədənə verilməli və ya ondan alınmalı olan istilik miqdarı deməkdir.
Belə bir orqanizmin istilik tutumu 2 əsas amildən asılıdır:
- bədənin təqdim olunduğu kimyəvi tərkib və birləşmə vəziyyəti haqqında;
- onun kütləsi.
Bu xarakteristikanın cismin kütləsindən müstəqil olması üçün istilik fizikasında başqa bir kəmiyyət - xüsusi istilik tutumu tətbiq edilmişdir ki, bu da verilmiş cismin 1 kq-a ötürülən və ya qəbul etdiyi istilik miqdarını müəyyən edir. temperatur 1 K dəyişdikdə onun kütləsi.
Müxtəlif maddələr üçün xüsusi istilik tutumlarının fərqini aydın göstərmək üçün, məsələn, 1 q su, 1 q dəmir və 1 q günəbaxan yağı götürün və onları qızdırın. Temperatur ən sürətli dəmir nümunəsi üçün, sonra yağ damlası üçün dəyişəcək və su üçün davam edəcək.
Qeyd edək ki, xüsusi istilik tutumu yalnız maddənin kimyəvi tərkibindən deyil, həm də onun yığılma vəziyyətindən, həmçinin onun nəzərə alındığı xarici fiziki şəraitdən (sabit təzyiq və ya sabit həcmdən) asılıdır..
İstilik ötürmə prosesinin əsas tənliyi
İstiliyin nə olduğu sualı ilə məşğul olduqdan sonra onun hər hansı birləşmə vəziyyətində olan tamamilə hər hansı cisimlər üçün ötürülməsi prosesini xarakterizə edən əsas riyazi ifadəni vermək lazımdır. Bu ifadənin forması var: Q=cmΔT, burada Q - ötürülən (qəbul edilən) istiliyin miqdarı, c - sözügedən cismin xüsusi istiliyi, m -onun kütləsi, ΔT istilik ötürmə prosesinin sonunda və əvvəlində bədən temperaturlarının fərqi kimi müəyyən edilən mütləq temperaturun dəyişməsidir.
Başa düşmək vacibdir ki, yuxarıda göstərilən düstur o zaman həmişə etibarlı olacaq ki, nəzərdən keçirilən proses zamanı obyekt öz aqreqasiya vəziyyətini saxlasın, yəni maye, bərk və ya qaz halında qalsın. Əks halda, tənlik istifadə edilə bilməz.
Materiyanın yığılma vəziyyətində dəyişiklik
Bildiyiniz kimi, maddənin ola biləcəyi 3 əsas ümumi vəziyyət var:
- qaz;
- maye;
- bərk bədən.
Bir vəziyyətdən digərinə keçidin baş verməsi üçün orqanizmin bundan xəbərdar olması və ya ondan istiliyi götürməsi lazımdır. Fizikada bu cür proseslər üçün ərimə (kristallaşma) və qaynama (kondensasiya) xüsusi istilikləri anlayışları tətbiq edilmişdir. Bütün bu kəmiyyətlər 1 kq bədən çəkisini buraxan və ya udmaq üçün yığılma vəziyyətini dəyişdirmək üçün tələb olunan istilik miqdarını müəyyənləşdirir. Bu proseslər üçün tənlik etibarlıdır: Q=Lm, burada L maddənin halları arasında müvafiq keçidin xüsusi istiliyidir.
Aşağıda yığılma vəziyyətinin dəyişdirilməsi proseslərinin əsas xüsusiyyətləri bunlardır:
- Bu proseslər qaynama və ya ərimə kimi sabit temperaturda baş verir.
- Onlar geri çevrilir. Məsələn, müəyyən bir cismin ərimək üçün qəbul etdiyi istilik miqdarı, bu bədən yenidən keçərsə, ətraf mühitə buraxılacaq istilik miqdarına tam olaraq bərabər olacaqdır.möhkəm vəziyyətə.
İstilik tarazlığı
Bu, nəzərə alınmalı olan "istilik" anlayışı ilə bağlı digər mühüm məsələdir. Fərqli temperaturlu iki cisim təmasda olarsa, bir müddət sonra bütün sistemdəki temperatur bərabərləşəcək və eyni olacaq. İstilik tarazlığına nail olmaq üçün temperaturu daha yüksək olan cisim sistemə istilik verməli, temperaturu aşağı olan cisim isə bu istiliyi qəbul etməlidir. Bu prosesi təsvir edən istilik fizikasının qanunları əsas istilik ötürmə tənliyi ilə maddənin ümumi vəziyyətinin dəyişməsini (əgər varsa) təyin edən tənliyin kombinasiyası kimi ifadə edilə bilər.
İstilik tarazlığının kortəbii qurulması prosesinin parlaq nümunəsi suya atılan qırmızı-isti dəmir çubuqdur. Bu halda, isti ütü suyun temperaturu mayenin istiliyinə bərabər olana qədər suya istilik verəcəkdir.
İstilik ötürmənin əsas üsulları
İstilik enerjisi mübadiləsi ilə gedən insana məlum olan bütün proseslər üç fərqli şəkildə baş verir:
- İstilik keçiriciliyi. İstilik mübadiləsinin bu şəkildə baş verməsi üçün fərqli temperaturlara malik iki cisim arasında təmas lazımdır. Yerli molekulyar səviyyədəki təmas zonasında kinetik enerji isti cisimdən soyuq cismə keçir. Bu istilik ötürmə sürəti cəlb olunan cisimlərin istilik keçirmə qabiliyyətindən asılıdır. İstilik keçiriciliyinin parlaq bir nümunəsidirinsan metal çubuğa toxunur.
- Konveksiya. Bu proses maddənin hərəkətini tələb edir, ona görə də yalnız maye və qazlarda müşahidə olunur. Konveksiyanın mahiyyəti belədir: qaz və ya maye təbəqələri qızdırdıqda onların sıxlığı azalır, ona görə də onlar qalxmağa meyllidirlər. Maye və ya qazın həcminin artması zamanı onlar istilik ötürürlər. Konveksiyaya misal olaraq çaynikdə suyun qaynadılması prosesini göstərmək olar.
- Radiasiya. Bu istilik ötürmə prosesi qızdırılan bir cismin müxtəlif tezliklərdə elektromaqnit şüalanmasının yayılması səbəbindən baş verir. Günəş işığı radiasiyanın əsas nümunəsidir.
