Issiqlik sig'imi - isitish vaqtida ma'lum miqdorda issiqlikni o'zlashtira olish yoki sovutilganda chiqarish qobiliyati. Jismning issiqlik sig'imi - bu jism oladigan cheksiz issiqlik miqdorining uning harorat ko'rsatkichlarining mos keladigan o'sishiga nisbati. Qiymat J/K da o'lchanadi. Amalda biroz boshqacha qiymat qo'llaniladi - o'ziga xos issiqlik.
Tanrif
Maxsus issiqlik nimani anglatadi? Bu moddaning bir miqdori bilan bog'liq miqdor. Shunga ko'ra, moddaning miqdori kubometr, kilogramm yoki hatto mollarda o'lchanishi mumkin. Bu nimaga bog'liq? Fizikada issiqlik sig'imi to'g'ridan-to'g'ri qaysi miqdoriy birlikka tegishli ekanligiga bog'liq, ya'ni ular molyar, massa va hajmli issiqlik sig'imlarini farqlaydi. Qurilish sohasida siz molyar oʻlchovlarni koʻrmaysiz, lekin boshqalarni doimo koʻrasiz.
Maxsus issiqlik sig'imiga nima ta'sir qiladi?
Issiqlik sig'imi nima, bilasizmi, lekin indikatorga qanday qiymatlar ta'sir qilishi hali aniq emas. Muayyan issiqlik sig'imi qiymatiga bir nechta komponentlar bevosita ta'sir qiladi:moddaning harorati, bosimi va boshqa termodinamik xususiyatlar.
Mahsulot harorati oshishi bilan uning solishtirma issiqlik sig’imi ortadi, lekin ba’zi moddalar bu munosabatda butunlay chiziqli bo’lmagan egri chiziqni namoyon qiladi. Masalan, harorat ko'rsatkichlarining noldan o'ttiz yetti darajaga ko'tarilishi bilan suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi pasayishni boshlaydi va agar chegara o'ttiz etti dan yuz darajagacha bo'lsa, indikator, aksincha, bo'ladi. oshirish.
Shuni ta'kidlash joizki, parametr mahsulotning termodinamik xarakteristikalari (bosim, hajm va boshqalar) qanday o'zgarishiga ham bog'liq. Masalan, barqaror bosim va barqaror hajmdagi solishtirma issiqlik farq qiladi.
Parametrni qanday hisoblash mumkin?
Sizni issiqlik sig'imi qancha ekanligi qiziqtiradimi? Hisoblash formulasi quyidagicha: C \u003d Q / (m DT). Bu qadriyatlar nima? Q - mahsulot qizdirilganda (yoki sovutish paytida mahsulot chiqaradigan) olinadigan issiqlik miqdori. m - mahsulotning massasi, DT - mahsulotning oxirgi va boshlang'ich harorati o'rtasidagi farq. Quyida ba'zi materiallarning issiqlik sig'imi jadvali keltirilgan.
Issiqlik sig'imini hisoblash haqida nima deyish mumkin?
Issiqlik sig’imini hisoblash oson ish emas, ayniqsa, faqat termodinamik usullardan foydalanilsa, buni aniqroq qilish mumkin emas. Shuning uchun fiziklar statistik fizika usullaridan yoki mahsulotlarning mikro tuzilishi haqidagi bilimlardan foydalanadilar. Gazni qanday hisoblash mumkin? Gazning issiqlik sig'imimoddadagi alohida molekulalarning issiqlik harakatining o'rtacha energiyasini hisoblashdan hisoblanadi. Molekulalarning harakati translyatsion va aylanish tipidagi bo'lishi mumkin va molekula ichida butun atom yoki atomlarning tebranishi bo'lishi mumkin. Klassik statistika shuni ko'rsatadiki, aylanish va tarjima harakatlarining har bir erkinlik darajasi uchun gazning molyar issiqlik sig'imi R / 2 ga teng bo'lgan qiymatga ega va har bir tebranish erkinlik darajasi uchun qiymat R ga teng. Bu qoida teng taqsimlash qonuni deb ham ataladi.
Shu bilan birga, bir atomli gaz zarrasi faqat uchta translatsion erkinlik darajasi bilan farq qiladi va shuning uchun uning issiqlik sig'imi 3R/2 ga teng bo'lishi kerak, bu tajribaga juda mos keladi. Har bir ikki atomli gaz molekulasi uchta tarjima, ikkita aylanish va bir tebranish erkinlik darajasiga ega, ya'ni ekvivalentlik qonuni 7R/2 bo'ladi va tajriba shuni ko'rsatdiki, oddiy haroratda ikki atomli gazning bir molining issiqlik sig'imi 5R/ ga teng. 2. Nega nazariy jihatdan bunday nomuvofiqlik bor edi? Hamma narsa issiqlik sig'imini o'rnatishda turli kvant effektlarini hisobga olish, boshqacha aytganda, kvant statistikasini qo'llash kerak bo'ladi. Ko'rib turganingizdek, issiqlik sig'imi juda murakkab tushunchadir.
Kvant mexanikasining ta'kidlashicha, tebranuvchi yoki aylanadigan har qanday zarrachalar tizimi, jumladan, gaz molekulasi ham ma'lum diskret energiya qiymatlariga ega bo'lishi mumkin. Agar o'rnatilgan tizimdagi issiqlik harakatining energiyasi kerakli chastotali tebranishlarni qo'zg'atish uchun etarli bo'lmasa, u holda bu tebranishlartizimning issiqlik sig'imi.
Qattiq jismlarda atomlarning issiqlik harakati ma'lum muvozanat pozitsiyalari yaqinidagi zaif tebranishdir, bu kristall panjaraning tugunlariga taalluqlidir. Atom uchta tebranish erkinlik darajasiga ega va qonunga ko'ra, qattiq jismning molyar issiqlik sig'imi 3nR, ga teng, bu erda n - molekuladagi mavjud atomlar soni. Amalda, bu qiymat tananing issiqlik sig'imi yuqori haroratga moyil bo'lgan chegaradir. Qiymat ko'plab elementlarda normal harorat o'zgarishi bilan erishiladi, bu metallarga, shuningdek oddiy birikmalarga tegishli. Qo'rg'oshin va boshqa moddalarning issiqlik sig'imi ham aniqlanadi.
Past haroratlar haqida-chi?
Biz allaqachon issiqlik sig'imi nima ekanligini bilamiz, lekin past haroratlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda qiymat qanday hisoblanadi? Agar biz past harorat ko'rsatkichlari haqida gapiradigan bo'lsak, unda qattiq jismning issiqlik sig'imi T 3 yoki Debye issiqlik sig'imi qonuni deb ataladigan proportsional bo'lib chiqadi. Yuqori haroratni past haroratlardan ajratishning asosiy mezoni ularni ma'lum bir moddaning xarakterli parametri bilan odatiy taqqoslashdir - bu xarakterli yoki Debye harorati qD bo'lishi mumkin. Taqdim etilgan qiymat mahsulotdagi atomlarning tebranish spektri bilan belgilanadi va sezilarli darajada kristal tuzilishiga bog'liq.
Metallarda o'tkazuvchanlik elektronlari issiqlik sig'imiga ma'lum hissa qo'shadi. Issiqlik quvvatining bu qismi yordamida hisoblab chiqiladiElektronlarni hisobga oladigan Fermi-Dirak statistikasi. Oddiy issiqlik sig'imi bilan mutanosib bo'lgan metallning elektron issiqlik sig'imi nisbatan kichik qiymat bo'lib, u metallning issiqlik sig'imiga faqat mutlaq nolga yaqin haroratlarda hissa qo'shadi. Keyin panjaraning issiqlik sig'imi juda kichik bo'ladi va uni e'tiborsiz qoldirish mumkin.
Ommaviy issiqlik sig'imi
Masaviy solishtirma issiqlik - bu mahsulotni harorat birligiga qizdirish uchun moddaning birlik massasiga keltirilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori. Bu qiymat C harfi bilan belgilanadi va u kelvin uchun kilogrammga bo'lingan joullarda o'lchanadi - J / (kg K). Bu massa issiqlik sig'imi haqida.
Hajmiy issiqlik sig'imi nima?
Hajm issiqlik sig'imi - bu mahsulotning bir birligi haroratda qizdirilishi uchun unga qo'shilishi kerak bo'lgan ma'lum miqdorda issiqlik. Bu ko'rsatkich joulda, kelvin yoki J / (m³ K) kubometrga bo'lingan holda o'lchanadi. Ko'pgina qurilish ma'lumotnomalarida ishdagi massaning o'ziga xos issiqlik sig'imi hisobga olinadi.
Issiqlik quvvatini qurilish sanoatida amaliy qoʻllash
Issiqlikka chidamli devorlarni qurishda ko'plab issiqlikni talab qiluvchi materiallar faol qo'llaniladi. Bu davriy isitish bilan ajralib turadigan uylar uchun juda muhimdir. Masalan, pechka. Issiqlikni talab qiladigan mahsulotlar va ulardan qurilgan devorlar issiqlikni mukammal darajada to'playdi, uni isitish vaqtlarida saqlaydi va o'chirilgandan keyin issiqlikni asta-sekin chiqaradi.tizim, shu tariqa kun davomida maqbul haroratni saqlab turish imkonini beradi.
Demak, strukturada qancha koʻp issiqlik saqlansa, xonalardagi harorat shunchalik qulay va barqaror boʻladi.
Ta'kidlash joizki, uy-joy qurilishida ishlatiladigan oddiy g'isht va beton kengaytirilgan polistirolga qaraganda ancha past issiqlik quvvatiga ega. Agar ecowoolni olsak, u betondan uch baravar ko'proq issiqlik iste'mol qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, issiqlik sig'imini hisoblash formulasida massa borligi bejiz emas. Beton yoki g'ishtning katta massasi tufayli, ecowool bilan solishtirganda, bu tuzilmalarning tosh devorlariga katta miqdorda issiqlik to'plash va barcha kunlik harorat o'zgarishlarini yumshatish imkonini beradi. Barcha ramka uylarida izolyatsiyaning faqat kichik massasi, yaxshi issiqlik quvvatiga qaramay, barcha ramka texnologiyalari uchun eng zaif maydondir. Ushbu muammoni hal qilish uchun barcha uylarda ta'sirchan issiqlik akkumulyatorlari o'rnatilgan. Bu nima? Bular juda yaxshi issiqlik sig'imi indeksiga ega bo'lgan katta massa bilan ajralib turadigan strukturaviy qismlardir.
Hayotdagi issiqlik akkumulyatorlariga misollar
Bu nima boʻlishi mumkin? Masalan, qandaydir ichki g'isht devorlari, katta pechka yoki kamin, beton parda.
Har qanday uy yoki xonadondagi mebel ajoyib issiqlik akkumulyatoridir, chunki fanera, sunta va yog'och har bir kilogramm og'irlikdagi issiqlikni mashhur g'ishtdan uch barobar ko'proq saqlashi mumkin.
Issiqlik akkumulyatorlarining kamchiliklari bormi? Albatta, bu yondashuvning asosiy kamchiliklariissiqlik akkumulyatorini ramka uyining tartibini yaratish bosqichida loyihalash kerakligi. Buning hammasi juda og'ir ekanligi va poydevorni yaratishda buni hisobga olish kerak bo'ladi va keyin bu ob'ekt ichki qismga qanday qo'shilishi haqida tasavvur qiling. Shuni ta'kidlash kerakki, nafaqat massani hisobga olish kerak, balki ishda ikkala xususiyatni ham baholash kerak bo'ladi: massa va issiqlik quvvati. Misol uchun, agar siz issiqlik ombori sifatida har bir kubometr uchun yigirma tonna aql bovar qilmaydigan og'irligi bo'lgan oltindan foydalansangiz, mahsulot og'irligi ikki yarim tonna bo'lgan beton kubikdan atigi yigirma uch foizga yaxshiroq ishlaydi.
Qaysi modda issiqlikni saqlash uchun eng mos keladi?
Issiqlik akkumulyatori uchun eng yaxshi mahsulot umuman beton va g'isht emas! Mis, bronza va temir bu ishni yaxshi bajaradi, lekin ular juda og'ir. G'alati, lekin eng yaxshi issiqlik akkumulyatori suvdir! Suyuqlik ta'sirchan issiqlik quvvatiga ega, bizda mavjud bo'lgan moddalar orasida eng kattasi. Faqat geliy gazlari (5190 J / (kg K) va vodorod (14300 J / (kg K)) ko'proq issiqlik sig'imiga ega, ammo ularni amalda qo'llash muammoli. Agar xohlasangiz va kerak bo'lsa, siz moddalarning issiqlik sig'imi jadvaliga qarang. kerak.
