İstilik tutumu qızdırma zamanı müəyyən miqdarda istiliyi udmaq və ya soyuduqda buraxmaq qabiliyyətidir. Bir cismin istilik tutumu bir cismin aldığı sonsuz kiçik istilik miqdarının onun temperatur göstəricilərindəki müvafiq artıma nisbətidir. Dəyər J/K ilə ölçülür. Praktikada bir qədər fərqli dəyər istifadə olunur - xüsusi istilik.
Tərif
Xüsusi istilik nə deməkdir? Bu, bir maddənin bir miqdarı ilə əlaqəli bir miqdardır. Müvafiq olaraq, bir maddənin miqdarı kubmetr, kiloqram və ya hətta mol ilə ölçülə bilər. Bu nədən asılıdır? Fizikada istilik tutumu bilavasitə onun hansı kəmiyyət vahidinə aid olmasından asılıdır, yəni onlar molyar, kütlə və həcmli istilik tutumunu fərqləndirirlər. Tikinti sənayesində siz molyar ölçüləri görməyəcəksiniz, lakin hər zaman başqalarını görəcəksiniz.
Xüsusi istilik tutumuna nə təsir edir?
İstilik tutumu nədir, bilirsiniz, amma göstəriciyə hansı dəyərlərin təsir etdiyi hələ aydın deyil. Xüsusi istilik tutumunun dəyəri bir neçə komponentdən birbaşa təsirlənir:maddənin temperaturu, təzyiqi və digər termodinamik xüsusiyyətlər.
Məhsulun temperaturu artdıqca onun xüsusi istilik tutumu artır, lakin müəyyən maddələr bu əlaqədə tamamilə qeyri-xətti əyri nümayiş etdirirlər. Məsələn, temperatur göstəricilərinin sıfırdan otuz yeddi dərəcəyə qədər artması ilə suyun xüsusi istilik tutumu azalmağa başlayır və həddi otuz yeddi ilə yüz dərəcə arasındadırsa, göstərici əksinə olacaq. artır.
Qeyd etmək lazımdır ki, parametr həm də məhsulun termodinamik xüsusiyyətlərinin (təzyiq, həcm və s.) dəyişməsinə icazə verilməsindən asılıdır. Məsələn, sabit təzyiqdə və sabit həcmdə xüsusi istilik fərqli olacaq.
Parametri necə hesablamaq olar?
İstilik tutumunun nə olduğu ilə maraqlanırsınız? Hesablama düsturu aşağıdakı kimidir: C \u003d Q / (m ΔT). Bu dəyərlər nədir? Q - məhsulun qızdırıldığı (və ya soyutma zamanı məhsulun buraxdığı) istilik miqdarıdır. m məhsulun kütləsi, ΔT isə məhsulun son və ilkin temperaturları arasındakı fərqdir. Aşağıda bəzi materialların istilik tutumunun cədvəli verilmişdir.
Bəs istilik tutumunun hesablanması haqqında?
İstilik tutumunun hesablanması asan məsələ deyil, xüsusən də yalnız termodinamik üsullardan istifadə olunarsa, bunu daha dəqiq etmək mümkün deyil. Buna görə də fiziklər statistik fizikanın üsullarından və ya məhsulların mikrostrukturunun biliklərindən istifadə edirlər. Qazı necə hesablamaq olar? Qazın istilik tutumumaddədəki ayrı-ayrı molekulların istilik hərəkətinin orta enerjisinin hesablanmasından hesablanır. Molekulların hərəkətləri tərcümə və fırlanma tipli ola bilər və molekulun içərisində bütöv bir atom və ya atomların titrəməsi ola bilər. Klassik statistika deyir ki, fırlanma və köçürmə hərəkətlərinin hər bir sərbəstliyi üçün qazın molar istilik tutumunda R / 2-ə bərabər olan bir dəyər var və hər bir vibrasiya sərbəstlik dərəcəsi üçün dəyər R-ə bərabərdir. Bu qaydaya bərabər bölgü qanunu da deyilir.
Eyni zamanda, monotomik qazın zərrəciyi yalnız üç tərcümə sərbəstliyi ilə fərqlənir və buna görə də onun istilik tutumu 3R/2-yə bərabər olmalıdır ki, bu da təcrübə ilə əla uyğunlaşır. Hər iki atomlu qaz molekulunun üç translyasiya, iki fırlanma və bir vibrasiya sərbəstlik dərəcəsi var, bu o deməkdir ki, ekvivalentlik qanunu 7R/2 olacaq və təcrübə göstərir ki, adi temperaturda iki atomlu qazın molunun istilik tutumu 5R/-dir. 2. Nə üçün nəzəriyyədə belə bir uyğunsuzluq var idi? Hər şey onunla bağlıdır ki, istilik tutumunu təyin edərkən müxtəlif kvant effektlərini nəzərə almaq, başqa sözlə, kvant statistikasından istifadə etmək lazım gələcək. Gördüyünüz kimi, istilik tutumu olduqca mürəkkəb bir anlayışdır.
Kvant mexanikası deyir ki, salınan və ya fırlanan istənilən hissəciklər sistemi, o cümlədən qaz molekulu müəyyən diskret enerji qiymətlərinə malik ola bilər. Quraşdırılmış sistemdə istilik hərəkətinin enerjisi tələb olunan tezlikdə salınımları həyəcanlandırmaq üçün kifayət deyilsə, bu salınımlarsistemin istilik tutumu.
Bərk cisimlərdə atomların istilik hərəkəti müəyyən tarazlıq mövqelərinin yaxınlığında zəif rəqsdir, bu kristal qəfəsin düyünlərinə aiddir. Atomun üç vibrasiya sərbəstlik dərəcəsi var və qanuna görə bərk cismin molar istilik tutumu 3nR, bərabərdir, burada n molekulda mövcud atomların sayıdır. Praktikada bu dəyər yüksək temperaturda bədənin istilik tutumunun meyl etdiyi hədddir. Dəyər bir çox elementdə normal temperatur dəyişiklikləri ilə əldə edilir, bu metallara, eləcə də sadə birləşmələrə aiddir. Qurğuşun və digər maddələrin istilik tutumu da müəyyən edilir.
Bəs aşağı temperaturlar haqqında?
Biz artıq istilik tutumunun nə olduğunu bilirik, lakin aşağı temperaturdan danışsaq, o zaman qiymət necə hesablanacaq? Əgər aşağı temperatur göstəricilərindən danışırıqsa, onda bərk cismin istilik tutumu T 3 və ya Debye istilik tutumu qanunu adlanan qanunla mütənasib olur. Yüksək temperaturları aşağı olanlardan ayırmaq üçün əsas meyar onların müəyyən bir maddə üçün xarakterik parametr ilə adi müqayisəsidir - bu, xarakterik və ya Debye temperaturu qD ola bilər. Təqdim olunan dəyər məhsuldakı atomların vibrasiya spektri ilə müəyyən edilir və kristal quruluşundan əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır.
Metallarda keçirici elektronlar istilik tutumuna müəyyən töhfə verirlər. İstilik tutumunun bu hissəsi istifadə edərək hesablanırElektronları nəzərə alan Fermi-Dirak statistikası. Adi istilik tutumu ilə mütənasib olan metalın elektron istilik tutumu nisbətən kiçik bir dəyərdir və o, yalnız mütləq sıfıra yaxın temperaturlarda metalın istilik tutumuna kömək edir. Sonra qəfəsin istilik tutumu çox kiçik olur və laqeyd qala bilər.
Kütləvi istilik tutumu
Kütləvi xüsusi istilik, məhsulu vahid temperaturda qızdırmaq üçün maddənin vahid kütləsinə gətirilməli olan istilik miqdarıdır. Bu dəyər C hərfi ilə işarələnir və o, hər kelvin üçün kiloqrama bölünən joul ilə ölçülür - J / (kq K). Bütün bunlar kütləvi istilik tutumu ilə bağlıdır.
Həcmli istilik tutumu nədir?
Həcm istilik tutumu məhsulu vahid temperaturda qızdırmaq üçün onun vahid həcminə əlavə edilməli olan müəyyən istilik miqdarıdır. Bu göstərici joul ilə ölçülür, hər kelvinə kubmetr və ya J / (m³ K) bölünür. Bir çox bina istinad kitablarında işdəki kütlənin xüsusi istilik tutumu nəzərə alınır.
İstilik tutumunun tikinti sənayesində praktiki tətbiqi
İstiliyədavamlı divarların tikintisində çoxlu istilik tutumlu materiallar fəal şəkildə istifadə olunur. Bu, dövri isitmə ilə xarakterizə olunan evlər üçün son dərəcə vacibdir. Məsələn, soba. İstilik tutumlu məhsullar və onlardan tikilmiş divarlar mükəmməl şəkildə istiliyi toplayır, istilik dövrlərində saxlayır və söndürüldükdən sonra tədricən istilik buraxır.sistem, beləliklə, gün ərzində məqbul temperaturu saxlamağa imkan verir.
Beləliklə, strukturda nə qədər çox istilik saxlanılsa, otaqlardakı temperatur bir o qədər rahat və sabit olacaqdır.
Qeyd etmək lazımdır ki, mənzil tikintisində istifadə olunan adi kərpic və beton köpüklənmiş polistiroldan xeyli aşağı istilik tutumuna malikdir. Ecowool götürsək, o, betondan üç dəfə çox istilik istehlak edir. Qeyd etmək lazımdır ki, istilik tutumunun hesablanması düsturunda kütlənin olması boş yerə deyil. Böyük nəhəng beton və ya kərpic kütləsi sayəsində, ecowool ilə müqayisədə, strukturların daş divarlarında böyük miqdarda istilik toplamağa və bütün gündəlik temperatur dalğalanmalarını hamarlaşdırmağa imkan verir. Bütün çərçivə evlərində yalnız kiçik bir izolyasiya kütləsi, yaxşı istilik qabiliyyətinə baxmayaraq, bütün çərçivə texnologiyaları üçün ən zəif sahədir. Bu problemi həll etmək üçün bütün evlərdə təsirli istilik akkumulyatorları quraşdırılır. Bu nədir? Bunlar kifayət qədər yaxşı istilik tutumu indeksinə malik böyük kütlə ilə xarakterizə olunan struktur hissələrdir.
Həyatda istilik akkumulyatorlarının nümunələri
Nə ola bilər? Məsələn, bir növ daxili kərpic divarlar, böyük bir soba və ya kamin, beton şprislər.
İstənilən evdə və ya mənzildə olan mebel əla istilik akkumulyatorudur, çünki faner, çip taxtası və taxta əslində yalnız hər kiloqram çəki üçün istiliyi məşhur kərpicdən üç dəfə çox saxlaya bilir.
İstilik akkumulyatorlarında çatışmazlıqlar varmı? Əlbəttə ki, bu yanaşmanın əsas çatışmazlığıistilik akkumulyatorunun bir çərçivə evinin planını yaratmaq mərhələsində dizayn edilməsi lazım olduğu faktı. Hamısı çox ağır olduğuna görə və təməl yaratarkən bunu nəzərə almaq lazımdır və sonra bu obyektin interyerə necə inteqrasiya olunacağını təsəvvür edin. Yalnız kütləni nəzərə almaq lazım olduğunu söyləməyə dəyər, işdə hər iki xüsusiyyəti qiymətləndirmək lazım olacaq: kütlə və istilik tutumu. Məsələn, istilik anbarı kimi inanılmaz çəkisi hər kubmetr üçün iyirmi ton olan qızıldan istifadə etsəniz, məhsul iki ton yarım ağırlığında olan beton kubdan cəmi iyirmi üç faiz yaxşı işləməli olacaq.
Hansı maddə istilik saxlama üçün ən uyğundur?
İstilik akkumulyatoru üçün ən yaxşı məhsul heç beton və kərpic deyil! Mis, tunc və dəmir bu işi yaxşı yerinə yetirir, lakin çox ağırdırlar. Qəribədir, amma ən yaxşı istilik akkumulyatoru sudur! Maye təsir edici istilik tutumuna malikdir, bizim üçün mövcud olan maddələr arasında ən böyüyüdür. Yalnız helium qazları (5190 J / (kq K) və hidrogen (14300 J / (kq K)) daha çox istilik tutumuna malikdir, lakin praktikada tətbiq etmək problemlidir. İstədiyiniz və lazım olduqda, etdiyiniz maddələrin istilik tutumu cədvəlinə baxın. lazımdır.
