fiz8-6.2· Bölmə 6 İstilik hadisələrində enerjinin saxlanması qanunu· ~13 dəq

İstilik proseslərində enerjinin saxlanması qanunu

$\Delta U=A+Q$ ifadəsi, təcrid olunmuş sistem, istilik balansı tənliyi $Q_1=-Q_2$ , kalorimetr, qərarlaşmış temperatur.

Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi ( $\Delta U$ ) bu sistem üzərində görülən mexaniki işdən ( $A$ ) və ona verilən istilik miqdarından ( $Q$ ) asılıdır. Yalnız mexaniki işgörmə olarsa, $\Delta U=A$ ; yalnız istilikvermə olarsa, $\Delta U=Q$ ; hər ikisi eyni zamanda baş verərsə, $\Delta U=A+Q$ — bu, istilik proseslərində enerjinin saxlanması qanununun ifadəsidir. Fərqli temperaturlu iki cisim toxunduqda aralarında istilikvermə gedir: isti cisim soyuyaraq daxili enerjisinin bir hissəsini soyuq cismə verir, bu proses temperaturlar bərabərləşənədək (qərarlaşmış temperatur $\theta$ -a çatanadək) davam edir. Kənar cisimlərlə istilik mübadiləsi olmayan təcrid olunmuş sistemdə ümumi daxili enerji saxlanılır ( $U_0=U_{\text{son}}$ ), yəni isti cismin verdiyi istilik miqdarı ( $Q_2$ ) soyuq cismin aldığı istilik miqdarına ( $Q_1$ ) ədədi qiymətcə bərabərdir: $Q_1=-Q_2$ — bu, istilik balansı tənliyidir. Kalorimetr belə mübadilələri təcrid olunmuş şəraitdə ölçmək üçün istifadə olunan cihazdır.

📌Nümunə

Məsələn: kütləsi $150\ \text{q}$ , temperaturu $18\ ^\circ\text{C}$ olan şüşə stəkana $180\ \text{q}$ , $100\ ^\circ\text{C}$ -li su tökülsə, istilik balansı tənliyindən tarazlıq temperaturu $\theta=88.3\ ^\circ\text{C}$ tapılır.

Əsas terminlər

Daxili enerjinin dəyişməsi (

\Delta U

) — Sistem üzərində görülən mexaniki iş (

A

) və ona verilən istilik miqdarından (

Q

) asılı kəmiyyət:

\Delta U=A+Q

İstilik proseslərində enerjinin saxlanması qanunu — Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi görülən iş ilə verilən istilik miqdarının cəminə bərabərdir:

\Delta U=A+Q

Təcrid olunmuş sistem — Kənar cisimlərlə heç bir istilik mübadiləsi olmayan sistem; belə sistemin ümumi daxili enerjisi saxlanılır:

U_0=U_{\text{son}}

İstilik balansı tənliyi — Təcrid olunmuş sistemdə isti cismin verdiyi istilik ilə soyuq cismin aldığı istilik ədədi qiymətcə bərabərdir:

Q_1=-Q_2

Qərarlaşmış temperatur (

\theta

) — İstilikvermə temperaturlar bərabərləşənədək davam edir və sistemin çatdığı ortaq son temperaturdur.

Kalorimetr — İstilik mübadiləsini təcrid olunmuş şəraitdə ölçmək üçün istifadə olunan, alüminium daxili stəkandan və hava aralığı ilə ondan təcrid olunmuş plastmas xarici stəkandan ibarət cihaz.

\Delta U

-nun üç halı

Hal	Düstur
Yalnız mexaniki işgörmə	$\Delta U=A$
Yalnız istilikvermə	$\Delta U=Q$
Hər ikisi eyni zamanda	$\Delta U=A+Q$

Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi işgörmə və istilikverməyə görə fərqlənir.

Kalorimetr nümunəsi: şüşə stəkan və qaynar su

Cisim	Kütlə	Başlanğıc $t$	Son $t$ ( $\theta$ )
Şüşə stəkan	$150\ \text{q}$	$18\ ^\circ\text{C}$	$88.3\ ^\circ\text{C}$
Qaynar su	$180\ \text{q}$	$100\ ^\circ\text{C}$	$88.3\ ^\circ\text{C}$

İki cisim istilik mübadiləsi ilə ortaq qərarlaşmış temperatura çatır.

✎İstilik balansı tənliyindən qərarlaşmış temperaturu tap

1Verilənlər: $m_{\text{stək}}=0.15\ \text{kq}$ , $c_{\text{şüşə}}=840\ \text{C/(kq}\cdot{}^\circ\text{C)}$ , $t_{\text{stək}}=18\ ^\circ\text{C}$ ; $m_{\text{su}}=0.18\ \text{kq}$ , $c_{\text{su}}=4200\ \text{C/(kq}\cdot{}^\circ\text{C)}$ , $t_{\text{su}}=100\ ^\circ\text{C}$ .
2İstilik balansı tənliyi: $c_{\text{şüşə}}m_{\text{stək}}(\theta-t_{\text{stək}})=-c_{\text{su}}m_{\text{su}}(\theta-t_{\text{su}})$ .
3Ədədləri yerinə yaz: $126(\theta-18)=-756(\theta-100)$ .
4Aç və qrupla: $126\theta-2268=-756\theta+75600$ , $882\theta=77868$ .
5Nəticə: $\theta=88.3\ ^\circ\text{C}$ .

✎Suyun verdiyi istilik miqdarını tap

1Verilənlər: $m_{\text{su}}=0.18\ \text{kq}$ , $c_{\text{su}}=4200\ \text{C/(kq}\cdot{}^\circ\text{C)}$ , $t_{\text{su}}=100\ ^\circ\text{C}$ , $\theta=88.3\ ^\circ\text{C}$ .
2Düstur: $Q_{\text{su}}=c_{\text{su}}m_{\text{su}}(\theta-t_{\text{su}})$ .
3Temperatur fərqi: $\theta-t_{\text{su}}=88.3-100=-11.7\ ^\circ\text{C}$ .
4Hesablama: $Q_{\text{su}}=4200\cdot0.18\cdot(-11.7)\approx-8845\ \text{C}$ .

🚫Tez-tez səhv

İş və istilik eyni zamanda baş verdikdə $\Delta U=A+Q$ yazılır, $\Delta U=A-Q$ deyil — bu iki kəmiyyət toplanır, çıxılmır.

🚫Tez-tez səhv

$Q_1=Q_2$ yox, $Q_1=-Q_2$ yazılmalıdır: bir cisim istilik alır (müsbət), digəri verir (mənfi), ədədi qiymətcə bərabər olsalar da işarələri əksdir.

⚠️Diqqət

Qərarlaşmış temperatur $\theta$ həmişə iki başlanğıc temperatur arasında qalır — nə isti cismin, nə də soyuq cismin başlanğıc temperaturundan kənara çıxa bilməz.

💡Qeyd

Kalorimetrin ikiqat divarlı quruluşu (daxili alüminium stəkan, hava aralığı, xarici plastmas stəkan) sistemi kənar mühitlə istilik mübadiləsindən təcrid etmək üçündür.

🚫Tez-tez səhv

Düsturda $(\theta-t_0)$ və $(t_0-\theta)$ qarışdırılmamalıdır: cisim qızırsa fərq müsbət, soyuyursa mənfi olmalıdır ki, $Q$ -nun işarəsi düzgün çıxsın.

Qaydalar

1Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi yalnız mexaniki işgörmə nəticəsində baş verirsə, $\Delta U=A$ -dır.
2Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi yalnız istilikvermə nəticəsində baş verirsə, $\Delta U=Q$ -dır.
3Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi eyni zamanda həm mexaniki işgörmə, həm də istilikvermə nəticəsində baş verirsə, $\Delta U=A+Q$ -dır; bu, istilik proseslərində enerjinin saxlanması qanununun ifadəsidir.
4Kənar cisimlərlə istilik mübadiləsi olmayan sistem təcrid olunmuş sistem adlanır; belə sistemin ümumi daxili enerjisi saxlanılır: $U_0=U_{\text{son}}$ .
5Təcrid olunmuş sistemdə isti cismin verdiyi istilik miqdarı ( $Q_2$ ) soyuq cismin aldığı istilik miqdarına ( $Q_1$ ) ədədi qiymətcə bərabərdir: $Q_1=-Q_2$ (istilik balansı tənliyi).
6İki cisim arasında istilikvermə onların temperaturları bərabərləşib qərarlaşmış temperatura ( $\theta$ ) çatana qədər davam edir.
7Kalorimetr (latınca calor — «istilik» və metreo — «ölçmək») istilik mübadiləsini təcrid olunmuş şəraitdə ölçən, silindrik alüminium daxili stəkandan və hava aralığı ilə ondan təcrid olunmuş plastmas xarici stəkandan ibarət cihazdır.

Məşq

5 asan · 5 orta · 5 çətin

Hər testdə təsadüfi 10-dək sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq