Жылу балансының теңдеуi туралы қазақша реферат
Жылу алмасу және жылу мөлшері
Жұмыс жасалмай-ақ бір денеден екінші денеге энергияның берілу процесі жылу алмасу (немесе жылу берілу) деп аталады. Жылу алмасу кезіндегі ішкі энергияның өзгерісін сипаттайтын мөлшерлік шама жылу мөлшері деп аталады.
Жылу алмасудың негізгі түрлері
- Жылуөткізгіштік — энергияның бөлшектердің тікелей өзара әрекеттесуі арқылы берілуі.
- Конвекция — сұйықтар мен газдарда заттың массалық орын ауысуы арқылы жылудың тасымалдануы.
- Сәуле шашу (сәулелік жылу алмасу) — электромагниттік сәуле арқылы энергияның таралуы.
Меншікті жылу сыйымдылығы
Массасы m денені t₁ температурасынан t₂ температурасына дейін қыздыру үшін оған мынадай жылу мөлшерін беру қажет:
Формула (3.2)
Q = c·m·(t₂ − t₁) = c·m·Δt
Бұл қатынас дене суығанда да орындалады, бірақ ол жағдайда Δt < 0 болғандықтан, жылу мөлшері теріс болады.
Анықтама
Пропорционалдық коэффициент c меншікті жылу сыйымдылығы деп аталады. Ол — массасы 1 кг дененің температурасы 1 К-ге өзгергенде алған немесе берген жылу мөлшері.
Меншікті жылу сыйымдылығы c заттың физикалық қасиеттеріне ғана емес, жылу алмасу жүретін процестің түріне де тәуелді.
Буға айналудың меншікті жылуы
Сұйықты буға айналдыру үшін оған белгілі бір жылу мөлшерін беру қажет. Тұрақты температурада 1 кг сұйықты буға айналдыруға қажет болатын жылу мөлшері буға айналудың меншікті жылуы деп аталады. Бұл шама r әрпімен белгіленеді және СИ жүйесінде Дж/кг-мен өлшенеді.
Формула (3.3)
Qбу = r·m
Конденсация кезінде дәл сондай жылу мөлшері бөлінеді: Qбу = −r·m.
Балқудың меншікті жылуы
Дене балқу кезінде тұрақты температурада күйін өзгертеді. Бұл кезде молекулалардың кинетикалық энергиясы өзгермейді, ал берілетін жылу толықтай олардың потенциалдық энергиясын арттыруға жұмсалады.
Анықтама
1 кг затты сол температурадағы сұйық күйге айналдыруға қажет жылу мөлшері балқудың меншікті жылуы деп аталады және λ әрпімен белгіленеді (Дж/кг).
Формула (3.4)
Qбал = λ·m
Жылу балансының теңдеуі
Тұйық жүйеде жылу алмасу жүрсе де, жүйенің ішкі энергияларының қосындысы өзгермейді. Кез келген жеке алынған дене үшін энергия өзгерісі жылулық тепе-теңдік орнағанға дейін алған немесе берген жылу мөлшеріне тең: ΔUi = Qi.
Жалпылау
Барлық денелер үшін осы шамаларды қосып, жүйенің жинақталған ішкі энергиясы тұрақты екенін ескерсек:
ΔU₁ + ΔU₂ + ΔU₃ + … = 0
Формула (3.5) — жылу балансының теңдеуі
Q₁ + Q₂ + Q₃ + … = 0
Мұндағы Q₁, Q₂, Q₃, … — жылу алмасу процесі кезінде денелердің алған немесе берген жылу мөлшерлері. Бұл шамалар жоғарыда келтірілген формулалар арқылы өрнектеледі.