Ջերմության քանակի հաշվում

Ջերմաքանակը մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխությունն է ջերմահաղորդման (ջերմահաղորդականություն, կոնվեկցիա, ճառագայթային ջերմահաղորդում) պրոցեսում։
Այն ջերմաքանակը որը m զանգվածով մարմինը ստանում կամ կորցնում է ջերմահաղորդման ժամանակ արտահայտվում է հետևյալ բանաձևով՝ Q=cm(t2−t1)

Գ. Մխիթարյան էջ 17

Տարբերակ 1

I) m=1գ=0,001կգ / Q=cmt=380Ջ/կգoC*0,001կգ*1oC=0,38Ջ
t=1oC /
c=380Ջ/կգoC /
__________________________
Q-?
Պատ.՝ 2

II)

III)

IV)

V)

Տեսակարար ջերմունակություն․ Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը

Քննարկվող հարցեր.

1․ Ինչ է ջերմաքանակը։
Ջերմաքանակը մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխւթյունն է ջերմահաղորդման պրոցեսում։
2. Ինչ միավորներով է արտահայտվում ջերմաքանակը միավորների ՄՀ-ում:
Արտահայտվում է ջոուլով։
3. Որ դեպքում է ավելի շատ ջերմաքանակ պահանջվում՝ նույն զանգվածի գոլ, թե եռման ժամանակ:
Եռման ժամանակ։
4. Մարմնի ստացած ջերմաքանակը կախված է արդյոք մարմնի նյութի տեսակից։
Մարմնի տաքացման համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը կախված է նրա զանգվածից, ջերմաստիճանի փոփոխությունից և նյութի տեսակից:
5. Մարմինների որ հատկությունն է բնութագրում ջերմունակությունը:
6. Որ ֆիզիկական մեծությունն են անվանում (նյութի) տեսակարար ջերմունակություն:

Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմաքանակ է անհրաժեշտ նյութի 1 կգ-ը 1°-ով տաքացնելու համար, կոչվում է այդ նյութի տեսակարար ջերմունակություն:
7. Ինչ է ցույց տալիս տեսակարար ջերմունակությունը:
Ցույց է տալիս, թե որքան ջերմաքանակ է անհրաժեշտ նյութի 1 կգ-ը 1°-ով տաքացնելու համար։
8. Ինչ միավորով է չափվում տեսակարար ջերմունակությունը:
ՄՀ-ում չափվում է ջոուլը բաժանած կիլոգրամ անգամ աստիճանով (1 Ջ/(կգ °C)):
9. Գրել տեսակարար ջերմունակությունը սահմանող բանաձևը:

c=Q/m(t2-t1)
10. Ինչ բանաձևով են որոշում տաքանալիս մարմնի ստացած ջերմաքանակը: Իսկ սառելիս մարմնի տված ջերմաքնակը։

Q=cm(t2C0−t1C0)
11. Ձևակերրպել ջերմափոխանակման օրենքը։

Եթե ջերափոխանակությանը մասնակցող մարմինների համակարգը մեկուսացնենք արտաքին միջավայրից,ապա որոշ ժամանակ անց այդ մարմինների ջերմաստիճանները կհավասարվեն։ Այդ ընթացքում տաք մարմինների տված Q1 ջերմաքանակի և սառը մարմինների ստացած Q2 ջերմաքանակի գումարը զրո է։

Լաբ. աշխ.՝ ջերմահաղորդման եղանակներ

Աշխատանքի նպատակը՝ փորձերի միջոցով ուսումնասիրել ներքին եներգիայի փոփոխման եղանակները:

Նեքին էներգիան կարելի է փոփոխել երկու եղանակով՝ մեխանիակակն աշխատանք կատարելով և առանց աշխատանք կատարելու՝ ջերմահաղորդման միջիցով:
Եթե մարմնի նկատմամբ աշխատանք է կատարվում մեծանում է մարմնի ներքին էներգիան:
Եթե մարմնն ինքն է աշխատանք կատարում (իր ներքին էնեգիայի հաշվին), ապա մարմնի ներքին էներգիան նվազում՝ սառչում է:

Դիտարկենք երկու փորձ՝
Փորձ 1

Աշխատանքի նպատակը՝ ուսումնասիրել փորձ, որը վերաբերվում է ներքին էներգիայի փոփոխումը մեխանիկական աշխատանք կատարելու միջոցով:

Անրաժեշտ պարագաներ՝ հաստ պատեր ունեցող անոթ, ռետինե խցան, օդամղիչ պոմպ:

Աշխատանքի ընթացքը՝ վերցրեցի հաստ պատերով անոթը և ամուր փակեցի ռետինե խցանով: Օդամղիչ պոմպով օդ մղեցի նրա մեջ: Որոշ ժամանակ անց խցանը դուրս թռավ անոթից, իսկ անոթում մառախուղ առաջացավ: Մառախուղի առաջացումը նշանակում է, որը անոթում օդը սառել է, և հետևաբար նրա ներքին էներգիան նվազել է: Դա բացատրվում է նրանով, որ անոթում գտնվող սղմված օդը խցանը դուրս մղելով աշխատանք է կատարել իր ներքին էներգիայի նվազման հաշվին:
https://www.youtube.com/watch?v=AiehFh9uX2c&t=41s

Փորձ 2

Մարմնի ներքին էներգիան կարելի փոփոխել նաև առանց աշխատանք կատարելու միջոցով՝ ջերմահաղորդմամբ: Ջերմահաղորդման եղանակները երեքն են՝ ջերմահաղորդականություն, կոնվեկցիա և ճառագայթային ջերմափախանակում: Այժմ կակատարենք փորձ կոնվեկցիայի վերաբերյալ:
Կոնվեկցիա են անվանում հեղուկի կամ գազի հոսանքների միջոցով կատարվող ջերմահաղորդումը, որը հետևանք է հեղուկի կամ գազի շերտերի անհավասարաչափ տաքացման:

Անրաժեշտ սարքեր ու նյութեր՝ տեաձև խողովակ, ջերմակայուն ապակե փորձանոթ, սրվակ, կալյումի պերմանգանատ, սպիրտայրոց, ամրակալաններ թաթիներով և օղակներով:

Ներքին էներգիա: Ջերմահաղորդականություն: Կոնվեկցիա: Ճառագայթային ջերմափոխանակում

Քննարկվող հարցեր.

  1. Ինչ է ներքին էներգիան, որոնք են փոփոխման եղանակները:
    Մարմնի մասնիկների ջերմային շարժման կինետիկ էներգիաների և մասնիկների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիաների գումարն անվանում են մարմնի ներքին էներգիա: Ներքին էներգիայի փոփոխման եղանակներն են աշխատանքը և ջերմափոխանակությունը:
  2. Նկարագրել ջերմահաղորդականության երևույթը <<ցուցադրող>> փորձը:
    Առանց աշխատանք կատարելու մարմնի ներքին էներգիայի փոփոխման պրոցեսն անվանում են ջերմահաղորդում:
  3. Բացատրել, թե ինչպես է ջերմահաղորդումն իրականացվում մոլեկուլների քաոսայն շարժմամբ և փոխազդեցությամբ:
    Մոլեկուլների ջերմային շարժման և փոխազդեցության հետևանքով ջերմության հաղորդումը մարմնի տաք մասերից սառը մասերին անվանում են ջերմահաղորդականություն:
  4. Թվարկել լավ և վատ ջերմահաղորդիչ նյութեր:
    Փայտը վատ ջերմահաղորդիչ է, գազերը նույնպես շատ վատ հաղորդիչներ են լավ ջերմահաղորդիչ է պղինձը:
  5. Ինչու է օդը վատ ջերմահաղորդիչ:
    Քանի որ օդը գազային նյութ է, այսինքն օդի մոլեկուլները իրարից ավելի հեռու են, դրանից հետևում է, որ այնտեղ ջերմահաղորդականությունը տեղի է ունենում ավելի դանդաղ:
  6. Ինչ կիրառություններ ունեն վատ ջերմահաղորդիչները:
    Ցածր ջերմահաղորդակիչները օգտագործվում են, որպես ջերմամեկուսիչներ:
  7. Ջերմահաղորդման որ եղանակն են անվանում կոնվեկցիա:
    Կոնվեկցիա են անվանում հեղուկի կամ գազի հոսանքների միջոցով կատարվող ջերմահաղորդումը, որը հետևանք է հեղուկի կամ գազի շերտերի անհավասարաչափ տաքացման:
  8. Որն է կոնվեկցիայի և ջերմահաղորդականության երևույթի հիմնական տարբերությունը:
    Ջերմահաղորդականության ժամանակ հեղուկի կամ գազի շերտերը հավասարաչափ են տաքացվում, իսկ կոնվեկցիայի ժամանակ անհավասարաչափ:
  9. Ինչպես է գոյանում ամպը:
    Արևը տաքացնում է գետինը, միաժամանակ տաքացնելով մթնոլորտային շերտը: Այդ օդի զանգվածը բարձրանում է վեր, օդը սկսում է սառել և գոյանում է ամպ:
  10. Ինչպես է առաջանում քամին:
    Երբ տաք օդը և սառ օդը խառնվում են:
  11. Ինչու են հեղուկները և գազերը տաքացնում ներքևից:
    Որպեսզի արագացնեն կոնվեկցիան, և այն գոլորշանա դեպի վերև:
  12. Հնարավոր է արդյոք կոնվեկցիան պինդ մարմիններում: Ինչու՞:
    Ոչ, քանի որ պինդ մարմինները չունեն գոլորշիանալու հատկություն:
  13. Ջերմահաղորդման որ տեսակն են անվանում ճառագայթային ջերմափոխանակում: Բերել  օրինակներ:
  14. Որ մարմինն է ավելի լավ կլանում ջերմային ջառագայթումը՝ սև, թե սպիտակ: Բերել մի քանի օրինակներ:
    Ավելի արագ է կլանում ջերմային ճառագայթումը սև մարմինները:

Լրացուցիչ առաջադրանք. Սովորել Է. Ղազարյանի դասագրքից էջ 115-ից մինչև 134-ը։

Տանը կատարել Է. Ղազարյանի դասագրքից էջ 127-ի <<հարցեր և առաջադրանքներ>>ից, ութերորդ առաջադրանքը: Կատարված փորձը նկարագրել, մեկնաբանել, եզրակացնել:

Վարկածի ստուգում

«Նյութը բաղկացած է փոքրագույն մասնկներից, որոնց միջև արանքներ կան», նման ենթադրությունները գիտության մեջ անվանում են վարկածներ: Վարկածների իրավացիությունը ստուգվում է փորձերով:

Փորձ 3

Անհրաժեշտ սարքեր և նյութերերեք սրվակ, սրվակների պատվանդան, ջուր, կալիումի պերմանգանատ

Աշխատանքի ընթացքը. ջուրը լցրու առաջին սրվակի մեջ, մեջը լցրու կալիումի պերմանգանատի բյուրեղներ, մատով փակիր սրվակի բերանը, թափահարիր, ստացիր համասեռ լուծույթ: Այնուհետև ներկված լուծույթից մի քիչ լցրու երկրորդ սրվակի մեջ և վրան ավելացրու մաքուր ջուր: Այժմ երկրորդ  սրվակից մի քիչ ներկված ջուր լցրու երրորդ սրվակի մեջ և նորից վրան ավելացրու մաքուր ջուր: Ուշադիր նայիր կատարված փորձին (երեք սրվակներին) և պատասխանիր հետևյալ հարցերին, արա եզրակացություն.

  1. Համեմատիր առաջին, երկրորդ, երրորդ  սրվակների ներկված լուծույթների գույները՝ ո՞ր սրվակում եղած լուծույթն է ավելի թույլ ներկված և ինչո՞ւ:
  2. Քո պատկերացմամբ ի՞նչ կառուցվածք ունեն այս նյութերը, ինչպե՞ս են կոչվում այդ փոքրագույն մասնիկները, որոնցից բաղկացած են այդ նյութերը:
  3. Կատարված փորձի դիտարկումներից, ի՞նչ կարող ես ասել մոլեկուլների չափերի մասին և իրար նկատմամբ դասավորվածության մասին:

Փորձ 4

Անհրաժեշտ սարքեր և նյութերսրվակ, ջեռուցիչ, ներկված նյութ

Աշխատանքի ընթացքը. սրվակի մեջ կիսով չափ լցնել ներկված ջուր և այն հարմարացնել ջեռուցիչի մեջ, միացնել ջեռուցիչը և ուշադիր նայել կատարվող փորձին և պատասխանել հետևյալ հարցերին.

  1. Ի՞նչ է տեղի ունենում սրվակի մեջ լցված գունավոր հեղուկի մակարդակի հետ:
  2. Ինչպե՞ս է փոփոխվում հեղուկի ծավալը, ջերմաստիչանից կախված:
  3. Բացատրել նրա ծավալի մեծանալը:

Եզրակացություն. Ի՞նչ եզրակացության եկար փորձից:

Վարկածի ստուգում

«Նյութը բաղկացած է փոքրագույն մասնկներից, որոնց միջև արանքներ կան», նման ենթադրությունները գիտության մեջ անվանում են վարկածներ: Վարկածների իրավացիությունը ստուգվում է փորձերով:

Փորձ 2

Անհրաժեշտ սարքեր և նյութերբարակ, երկար սրվակ, պղնձարջասպ, կալիումի պերմանգանատ, ջուր, թել, 2 լաբորատոր բաժակ:

Աշխատանքի ընթացքը. պղնձարջասպով և ջրով, մի լաբորատոր բաժակի մեջ պատրաստում եմ պղնձարջասպի  խիտ լուծույթ, մյուսում կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթ: Այնուհետև երկար սրվակի մեջ լցրում եմ պղնձարջասպի խիտ լուծույթը, որից հետո նրա վրա զգուշությամբ ավելացնում ներկված ջուրը:

Սրվակի արտաքին մասից թելով կապում եմ սրվակի մեջ լցված երկու լուծույթների վերին մակարդակը: Այժմ բութ մատով կփակեմ սրվակի բերանը, կթափահարեմ այնպես, որ այդ երկու լուծույթները լավ խառնվեն: Մի քանի րոպե կթողնեմ խառնուրդը հանդարտվի: Ապա ուշադիր նայում ենք սրվակին՝ հատկապես արտաքինից կապված թելի և սրվակի մեջ գտնվող խառնուրդի մակարդադակին:
Պատասխանիր հետևյալ հարցերին.

  1. Ի՞նչ տեղի ունեցավ սկզբնական և վերջնական մակարդակների հետ:
  2. Ինչպե՞ս կբացատրես փորձի նման արդյունքը:
  3. Քո պատկերացմամբ ի՞նչ կառուցվածք ունեն նյութերը:

Մոլեկուլներ և նրանց շարժումը

Գ. Մխիթարյան Մաս I, էջ 10-ից 17

Տարբերակ I

I) Բուսական յուղի կաթիլը անսահմանափակ չի կարողտարածվել ջրի մակերևույթով: Կաթիլը կտարածվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ շերտի հաստությունը չի հավասարվել յուղի ամենափոքր մասնիկների չափերին:
Պատ.՝ 2

II) Փոքրագույն մասնիկները, որոնցից կազմված են տարբեր նյութեր, կոչվում են մոլեկուլ:
Պատ.՝ 2
III) Նյութի փոքրագույն մասնիկների բաղկացուցիչ մասերը կոչվում են ատոմներ:
Պատ.՝ 1

IV) Դիֆուզիա տեղի է ունենում պինդ մարմիններում, հեղուկում, գազերում:
Պատ.՝ 4

V) Թթու դնելիս թարմ վարունգների վրա տաք աղաջուր են լցնում և վարունգների աղիացումը տաք ջրում ընթանում է ավելի արագ, քանի որ մոլեկուլների շարժման արագությունը մեծանում է, և դիֆուզիան ավելի արագ է կատարվում:
Պատ.՝ 3

VI) Նյութի մոլեկուլների միջև գոյություն ունի փոխադարձ ձգողություն և վանողություն:
Պատ.՝ 1

Տարբերակ 2

I) Նույն նյութի մոլեկուլները իրարից չեն տարբերվում:
Պատ.՝ 1

II) Տարբեր նյութերի մոլեկուլները տարբերվում են միմիանցից:
Պատ.՝ 2

III) Դիֆուզիան-մի նյութի մոլեկուլի ներթափանցումն է մյուս մոլեկուլների մեջ:
Նյութերի ինքնուրույն (առանց արտաքին ազդեցությունների) միմյանց խառնվելը:
Պատ.՝ 1, 3

IV) Դիֆուզիայի երևութից նյութի կառուցվածքի վերաբերյալ եզրակացություն. բոլոր նյութերի մոլեկուլները անընդհատ շարժվում են:
Պատ.՝ 2

V) Որոշ պողպատե դետալների ամրությունը մեծացնելու համար նրանց մակերևութները պատում են քրոմով (այդ պրոցեսը կոչվում է քրոմապատում): Քրոմապատման համար դետալը տեղավորում են քրոմի փոշու մեջ և տաքացնում մինչև 1000oC: 10-15 ժամ հետո քրոմը թափանցում է պողպատի վերին շերտի մեջ: Ֆիզիկական այդ երևույթը անվանում են դիֆուզիա:
Պատ.՝ 1

VI) Պողպատե դետալները և քրոմի փոշին տաքացնում են, քանի որ մեծանում են երկու նյութերի մոլեկուլների շարժման արագությունը, և դիֆուզիան արագ է ընթանում:
Պատ.՝ 2

Տարբերակ 3

I) Մետաղների, հեղուկների և օդի տաքացման դեպքում նրանց ծավալը մեծանում է:
Պատ.՝ 2

II) որովհետև նյութերը կազմված են առանձին մասնիկներից:
Պատ.՝ 1

III) նրանց տաքացման դեպքում մասնիկների միջև արանքները մեծանում են:
Պատ.՝ 2

IV) Դիֆուզիան կախված է ջերմաստիճանից, ինչքան ջերմաստիճանը բարձր է, այնքան դիֆուզիան արագ է ընթանում:
Պատ.՝ 1

V) Մոլեկուլներ տաք ջրում ավելի արագ է շարժվում, քան սառը ջրում:
Պատ.՝ 3

VI) Նյութի մոլեկուլները ձգում են միմյանց: Այդ դեպքում ինչու՞ նրանց մինջև կան ազատ տարածությունները, և նրանք կիպ չեն կպչում իրար: Դրա պատճառը այն է, որ մոլեկուլները իրար շատ մոտենալու դեպքում միմյանց վանում են:
Պատ.՝ 3

Տարբերակ 4

V) Դիֆուզիան արագ է ընթանում գազերում:
Պատ.՝ 4

VI) Օդի մոլեկուլները ավելի արագ են շարժվում ամռանը, քան ձմռանը:
Պատ.՝ 2

Նյութի կառուցվածքի մասին վարկածի ստուգման փորձեր

«Նյութը բաղկացած է փոքրագույն մասնկներից, որոնց միջև արանքներ կան», նման ենթադրությունները գիտության մեջ անվանում են վարկածներ: Վարկածների իրավացիությունը ստուգվում է փորձերով:

Читать далее «Նյութի կառուցվածքի մասին վարկածի ստուգման փորձեր»

Ֆիզիկական մարմին և նյութ

Կարդալ և ծանոթանալ հետևյալ՝ ֆիզիկական մարմին և նյութ: Նյութի կառուցվածք: Ատոմներ և մոլեկուլներ: Մոլեկուլների շարժում: Դիֆուզիա: Մոլեկուլների քաոսային շարժման արագություն և մարմնի ջերմաստիճանը: Ջերմաչափ: Ջերմաստիճանային սանդղակ

Քննարկվող հարցեր.
1. Ինչից են բաղկացած ֆիզիկական մարմնները:
Մարմիները կազմած են լինում տարբեր նյութերից:
2. Ինչպիսի կառուցվածք ունի նյութը:
3. Ինչպես են անվանում նյութի մասնիկները:
Նյութի մասնիկները անավում են ատոմներ և մոլեկուներ:
4. Որ նյութն են անվանում տարր:
Միևնույն տեսակի ատոմներից բաղկացած նյութն անվանում են տարր։
5. Ինչ է մոլեկուլը:
Մոլեկուլը ատոմների միացություն է:
6. Ինչ է դիֆուզիան:
Նյութերի ինքնաբերական խառնման երևույթը կոչվում է դիֆուզիա:
7. Ինչպես է ընթանում դիֆուզիան գազերում, հեղուկներում և պինդ մարմիններում:
Գազերում դիֆուզիան ընթանում է շատ ավելի արագ, քան հեղուկներում կամ պինդ վիճակում։
8. Ինչպես է ջերմաստիճանի փոփոխությունը ազդում դիֆուզիայի արագության վրա:
Բարձր ջերմաստիճանում դիֆուզիան ավելի արագ է, քան ցածր ջերմաստիճանում:

Սովորել՝ Է. Ղազարյանի դասագրքից էջ 98-ից մինչև էջ 114
Կատարել՝ Գայանե Մխիթարյան՝ մաս I-ից էջ 10-ից մինչև էջ 17