ዛሬ "ሙቀት ማስተላለፍ ነው?…" ለሚለው ጥያቄ መልስ ለማግኘት እንሞክራለን። በጽሁፉ ውስጥ, ሂደቱ ምን እንደሆነ, በተፈጥሮ ውስጥ ምን አይነት ዓይነቶች እንዳሉ እና እንዲሁም በሙቀት ማስተላለፊያ እና በቴርሞዳይናሚክስ መካከል ያለውን ግንኙነት ለማወቅ እንሞክራለን.
ፍቺ
ሙቀት ማስተላለፍ አካላዊ ሂደት ነው፣ ዋናው ነገር የሙቀት ኃይልን ማስተላለፍ ነው። ልውውጡ የሚከናወነው በሁለት አካላት ወይም በስርዓታቸው መካከል ነው. በዚህ ሁኔታ ቅድመ ሁኔታው የሙቀት መጠንን ከሚሞቁ አካላት ወደ አነስተኛ ሙቀት ማስተላለፍ ነው።
የሂደት ባህሪያት
ሙቀት ማስተላለፍ ከሁለቱም ቀጥተኛ ግንኙነት እና ክፍልፋዮች ጋር ሊከሰት የሚችል አንድ አይነት ክስተት ነው። በመጀመሪያው ሁኔታ ሁሉም ነገር ግልጽ ነው, በሁለተኛው ውስጥ አካላት, ቁሳቁሶች እና ሚዲያዎች እንደ ማገጃዎች ሊጠቀሙበት ይችላሉ. ሁለት ወይም ከዚያ በላይ አካላትን ያቀፈ ስርዓት የሙቀት ሚዛን በማይኖርበት ጊዜ የሙቀት ሽግግር ይከሰታል። ያም ማለት ከዕቃዎቹ አንዱ ከሌላው ጋር ሲነፃፀር ከፍተኛ ወይም ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አለው. የሙቀት ኃይል ማስተላለፍ የሚከናወነው እዚህ ነው. መቼ ነው የሚያበቃው ብሎ መገመት ምክንያታዊ ነው።ስርዓቱ ወደ ቴርሞዳይናሚክስ ወይም የሙቀት ምጣኔ ሁኔታ ሲመጣ. ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እንደሚነግረን ሂደቱ በድንገት ይከሰታል።
እይታዎች
ሙቀት ማስተላለፍ በሶስት መንገዶች የሚከፈል ሂደት ነው። በውስጣቸው እውነተኛ ንዑስ ምድቦች ሊለዩ ስለሚችሉ መሠረታዊ ተፈጥሮ ይኖራቸዋል, የራሳቸው ባህሪያት ከአጠቃላይ ቅጦች ጋር. እስከዛሬ ድረስ ሶስት ዓይነት የሙቀት ማስተላለፊያዎችን መለየት የተለመደ ነው. እነዚህ ማስተላለፊያዎች, ኮንቬክሽን እና ጨረሮች ናቸው. ምናልባት ከመጀመሪያው እንጀምር።
የሙቀት ማስተላለፊያ ዘዴዎች። Thermal conductivity።
ይህ የቁሳዊ አካል የሃይል ማስተላለፍን ለማካሄድ የንብረቱ ስም ነው። በተመሳሳይ ጊዜ ከሙቀቱ ክፍል ወደ ቀዝቃዛው ይተላለፋል. ይህ ክስተት በሞለኪውሎች ትርምስ እንቅስቃሴ መርህ ላይ የተመሰረተ ነው። ይህ የብራውንያን እንቅስቃሴ ተብሎ የሚጠራው ነው። የሰውነት ሙቀት መጠን ከፍ ባለ መጠን ሞለኪውሎቹ የበለጠ የእንቅስቃሴ ጉልበት ስላላቸው በውስጣቸው በንቃት ይንቀሳቀሳሉ። ኤሌክትሮኖች, ሞለኪውሎች, አተሞች በሙቀት ማስተላለፊያ ሂደት ውስጥ ይሳተፋሉ. የሚካሄደው በአካላት ውስጥ ሲሆን የተለያዩ ክፍሎቻቸው የሙቀት መጠኑ የተለያየ ነው።
አንድ ንጥረ ነገር ሙቀትን መምራት የሚችል ከሆነ፣ ስለ የቁጥር ባህሪ መኖር መነጋገር እንችላለን። በዚህ ሁኔታ, የእሱ ሚና የሚጫወተው በሙቀት ማስተላለፊያ ቅንጅት ነው. ይህ ባህሪ በአንድ ክፍለ ጊዜ ርዝመት እና ቦታ ላይ ምን ያህል ሙቀት እንደሚያልፍ ያሳያል። በዚህ ሁኔታ የሰውነት ሙቀት ልክ በ1 ኪ.
ይቀየራል።
ከዚህ በፊት የሙቀት ልውውጥ ወደ ውስጥ ይገባል ተብሎ ይታመን ነበር።የተለያዩ አካላት (የተዘጉ መዋቅሮችን ሙቀት ማስተላለፍን ጨምሮ) የካሎሪክ ተብሎ የሚጠራው ከአንዱ የሰውነት ክፍል ወደ ሌላው ስለሚፈስ ነው. ይሁን እንጂ ማንም ሰው ትክክለኛ ሕልውናውን የሚያሳዩ ምልክቶችን አላገኘም, እና የሞለኪውላር-ኪነቲክ ቲዎሪ በተወሰነ ደረጃ ላይ ሲደርስ, መላምቱ ሊጸና የማይችል ሆኖ ስለተገኘ ሁሉም ሰው ስለ ካሎሪ ማሰብን ረስቷል.
ኮንቬሽን። የውሃ ሙቀት ማስተላለፊያ
ይህ የሙቀት ሃይል መለዋወጫ ዘዴ በውስጣዊ ፍሰቶች እንደ ማስተላለፍ ተረድቷል። አንድ ማሰሮ ውሃ እናስብ። እንደሚያውቁት, ሞቃት የአየር ሞገዶች ወደ ላይ ይወጣሉ. እና ቀዝቃዛዎች, ከባዶች ወደ ታች ይሰምጣሉ. ስለዚህ ውሃ ለምን የተለየ መሆን አለበት? ከእሷ ጋር በትክክል ተመሳሳይ ነው። እና በእንደዚህ አይነት ዑደት ሂደት ውስጥ, ሁሉም የውሃ ንብርብሮች, ምንም ያህል ቢሆኑም, የሙቀት ምጣኔ ሁኔታ እስኪፈጠር ድረስ ይሞቃሉ. በእርግጥ በተወሰኑ ሁኔታዎች።
ጨረር
ይህ ዘዴ በኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር መርህ ላይ የተመሰረተ ነው። ከውስጥ ጉልበት የሚመጣ ነው። ወደ ቴርማል ጨረር ጽንሰ-ሀሳብ ብዙ አንገባም፣ እዚህ ያለው ምክንያቱ የተሞሉ ቅንጣቶች፣ አቶሞች እና ሞለኪውሎች ዝግጅት ላይ መሆኑን በቀላሉ እናስተውላለን።
ቀላል የሙቀት ማስተላለፊያ ችግሮች
አሁን የሙቀት ማስተላለፊያ ስሌት በተግባር እንዴት እንደሚታይ እንነጋገር። ከሙቀት መጠን ጋር የተያያዘ ቀላል ችግርን እንፍታ. ከግማሽ ኪሎ ግራም ጋር እኩል የሆነ የውሃ መጠን አለን እንበል። የመጀመሪያው የውሃ ሙቀት - 0 ዲግሪዎችሴልሺየስ፣ የመጨረሻ - 100. ይህንን የቁስ ብዛት ለማሞቅ የሚያጠፋውን የሙቀት መጠን እንፈልግ።
ለዚህ ፎርሙላ Q=cm(t2-t1) ሲሆን Q የሙቀቱ መጠን ነው። c የውሃው የተለየ የሙቀት መጠን ነው፣ m የንጥረቱ ብዛት፣ t1 የመነሻ ሙቀት ነው፣ t2 የመጨረሻው የሙቀት መጠን ነው።. ለውሃ, c ዋጋ በሰንጠረዥ ነው. የተወሰነ የሙቀት መጠን ከ 4200 ጄ / ኪግሴ ጋር እኩል ይሆናል. አሁን እነዚህን እሴቶች ወደ ቀመር እንተካቸዋለን. የሙቀቱ መጠን ከ 210000 J ወይም 210 ኪጁ ጋር እኩል እንደሚሆን ደርሰናል።
የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ
ቴርሞዳይናሚክስ እና ሙቀት ማስተላለፊያ በአንዳንድ ህጎች የተሳሰሩ ናቸው። እነሱ በእውቀት ላይ የተመሰረቱት በስርዓት ውስጥ የውስጣዊ ጉልበት ለውጦች በሁለት መንገዶች ሊገኙ እንደሚችሉ ነው. የመጀመሪያው የሜካኒካል ሥራ ነው. ሁለተኛው የአንድ የተወሰነ የሙቀት መጠን ግንኙነት ነው. በነገራችን ላይ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በዚህ መርህ ላይ የተመሰረተ ነው. አጻጻፉ እዚህ አለ፡ በስርዓቱ ውስጥ የተወሰነ የሙቀት መጠን ከተሰጠ በውጫዊ አካላት ላይ ስራ ለመስራት ወይም የውስጥ ሃይልን ለመጨመር ይውላል። የሒሳብ ምልክት፡ dQ=dU +dA.
ጥቅም ወይም ጉዳት?
በፍፁም ሁሉም መጠኖች በቴርሞዳይናሚክስ የመጀመሪያ ህግ የሂሳብ ኖት ውስጥ የተካተቱት ሁለቱም በ"ፕላስ" ምልክት እና በ"መቀነስ" ምልክት ሊፃፉ ይችላሉ። ከዚህም በላይ ምርጫቸው በሂደቱ ሁኔታዎች ይወሰናል. ስርዓቱ የተወሰነ መጠን ያለው ሙቀት እንደሚቀበል አስብ. በዚህ ሁኔታ, በውስጡ ያሉት አካላት ይሞቃሉ. ስለዚህ, የጋዝ መስፋፋት አለ, ይህም ማለት ነውስራ እየተሰራ ነው። በውጤቱም, እሴቶቹ አዎንታዊ ይሆናሉ. የሙቀቱ መጠን ከተወሰደ, ጋዙ ይቀዘቅዛል, እና በላዩ ላይ ስራ ይከናወናል. እሴቶቹ ይቀየራሉ።
የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ተለዋጭ አሰራር
የሚቆራረጥ ሞተር አለን እንበል። በእሱ ውስጥ, የሥራ አካል (ወይም ስርዓት) የክብ ሂደትን ያከናውናል. በተለምዶ ዑደት ይባላል. በውጤቱም, ስርዓቱ ወደ መጀመሪያው ሁኔታ ይመለሳል. በዚህ ሁኔታ ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጥ ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል ብሎ ማሰብ ምክንያታዊ ይሆናል. የሙቀቱ መጠን ከተሰራው ስራ ጋር እኩል ይሆናል. እነዚህ ድንጋጌዎች የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በተለየ መንገድ እንድንቀርፅ ያስችሉናል።
ከእሱ መረዳት የምንችለው የመጀመሪያው ዓይነት ዘላለማዊ ተንቀሳቃሽ ማሽን በተፈጥሮ ውስጥ ሊኖር አይችልም። ከውጭ ከሚቀበለው ኃይል ጋር ሲነፃፀር በከፍተኛ መጠን የሚሰራ መሳሪያ ማለት ነው. በዚህ አጋጣሚ ድርጊቶች በየጊዜው መከናወን አለባቸው።
የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ለአይሶፕሮሰሶች
በ isochoric ሂደት እንጀምር። ድምጹን በቋሚነት ይይዛል. ይህ ማለት የድምፅ ለውጥ ዜሮ ይሆናል ማለት ነው. ስለዚህ ስራው ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል. ይህንን ቃል ከመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እናስወግደው, ከዚያ በኋላ ቀመር dQ=dU እናገኛለን. ይህ ማለት በአይሶኮሪክ ሂደት ውስጥ ለስርዓቱ የሚቀርበው ሙቀት ሁሉ የጋዝ ወይም ድብልቅ ውስጣዊ ኃይልን ይጨምራል።
አሁን ስለ አይዞባሪክ ሂደት እንነጋገር። ግፊቱ ቋሚ ሆኖ ይቆያል.በዚህ ሁኔታ የውስጣዊው ጉልበት ከሥራው ጋር በትይዩ ይለወጣል. ዋናው ቀመር ይኸውና፡ dQ=dU + pdV. የተሰራውን ስራ በቀላሉ ማስላት እንችላለን. uR(T2-T1) ከሚለው አገላለጽ ጋር እኩል ይሆናል። በነገራችን ላይ ይህ ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ አካላዊ ፍቺ ነው. አንድ ሞለ ጋዝ እና የአንድ ኬልቪን የሙቀት ልዩነት ሲኖር, ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚው በአይሶባሪክ ሂደት ውስጥ ከሚሰራው ስራ ጋር እኩል ይሆናል.
