थर्मोडायनामिक सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा को दो तरह से बदला जा सकता है:

1. अति करना सिस्टम का काम,
2. थर्मल इंटरैक्शन के माध्यम से।

शरीर में ऊष्मा का स्थानांतरण शरीर पर स्थूल कार्य के प्रदर्शन से जुड़ा नहीं है। इस मामले में, आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन इस तथ्य के कारण होता है कि उच्च तापमान वाले शरीर के अलग-अलग अणु शरीर के कुछ अणुओं पर काम करते हैं, जिनका तापमान कम होता है। इस मामले में, तापीय चालकता के कारण थर्मल इंटरैक्शन का एहसास होता है। विकिरण की सहायता से ऊर्जा का स्थानांतरण भी संभव है। सूक्ष्म प्रक्रियाओं की प्रणाली (पूरे शरीर से नहीं, बल्कि व्यक्तिगत अणुओं से संबंधित) को गर्मी हस्तांतरण कहा जाता है। गर्मी हस्तांतरण के परिणामस्वरूप एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित होने वाली ऊर्जा की मात्रा एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित होने वाली गर्मी की मात्रा से निर्धारित होती है।

परिभाषा

गरमाहटउस ऊर्जा को कहा जाता है जो शरीर द्वारा आसपास के पिंडों (पर्यावरण) के साथ ऊष्मा विनिमय की प्रक्रिया में प्राप्त (या बंद) होती है। ऊष्मा को आमतौर पर Q अक्षर से निरूपित किया जाता है।

यह ऊष्मप्रवैगिकी में मूल मात्राओं में से एक है। ऊष्मागतिकी के पहले और दूसरे नियमों के गणितीय व्यंजकों में ऊष्मा शामिल है। ऊष्मा को आणविक गति के रूप में ऊर्जा कहा जाता है।

सिस्टम (शरीर) को गर्मी का संचार किया जा सकता है, या इसे इससे लिया जा सकता है। ऐसा माना जाता है कि यदि सिस्टम को गर्मी प्रदान की जाती है, तो यह सकारात्मक है।

तापमान में परिवर्तन के साथ गर्मी की गणना करने का सूत्र

ऊष्मा की प्राथमिक मात्रा को निरूपित किया जाता है। ध्यान दें कि गर्मी का वह तत्व जो सिस्टम को अपने राज्य में एक छोटे से बदलाव के साथ प्राप्त होता है (छोड़ देता है) कुल अंतर नहीं है। इसका कारण यह है कि गर्मी प्रणाली की स्थिति को बदलने की प्रक्रिया का एक कार्य है।

गर्मी की प्राथमिक मात्रा जो सिस्टम को सूचित की जाती है, और तापमान T से T + dT में बदल जाता है, इसके बराबर है:

जहाँ C शरीर की ऊष्मा क्षमता है। यदि विचाराधीन पिंड सजातीय है, तो ऊष्मा की मात्रा के लिए सूत्र (1) को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

शरीर की विशिष्ट ऊष्मा कहाँ है, m शरीर का द्रव्यमान है, दाढ़ ऊष्मा क्षमता है, - दाढ़ जनपदार्थ, पदार्थ के मोलों की संख्या है।

यदि शरीर सजातीय है, और गर्मी क्षमता को तापमान से स्वतंत्र माना जाता है, तो गर्मी की मात्रा () जो शरीर को उसके तापमान में एक मूल्य से बढ़ने पर प्राप्त होती है, की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

जहां टी 2, टी 1 शरीर का तापमान गर्म करने से पहले और बाद में। कृपया ध्यान दें कि गणना में अंतर () खोजने पर, तापमान को डिग्री सेल्सियस और केल्विन दोनों में प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

चरण संक्रमण के दौरान ऊष्मा की मात्रा का सूत्र

किसी पदार्थ के एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण के साथ एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा का अवशोषण या विमोचन होता है, जिसे चरण संक्रमण की ऊष्मा कहा जाता है।

इसलिए, किसी पदार्थ के एक तत्व को एक ठोस अवस्था से एक तरल में स्थानांतरित करने के लिए, उसे ऊष्मा की मात्रा () के बराबर सूचित किया जाना चाहिए:

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहाँ है, dm शरीर द्रव्यमान तत्व है। इस मामले में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि शरीर का तापमान विचाराधीन पदार्थ के गलनांक के बराबर होना चाहिए। क्रिस्टलीकरण के दौरान, ऊष्मा (4) के बराबर निकलती है।

तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा (वाष्पीकरण की ऊष्मा) की मात्रा को इस प्रकार पाया जा सकता है:

जहां r वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा है। जब भाप संघनित होती है, तो ऊष्मा निकलती है। वाष्पीकरण की ऊष्मा समान द्रव्यमान वाले पदार्थ के संघनन की ऊष्मा के बराबर होती है।

ऊष्मा की मात्रा मापने की इकाइयाँ

SI प्रणाली में ऊष्मा की मात्रा को मापने की मूल इकाई है: [Q]=J

गर्मी की एक ऑफ-सिस्टम इकाई जो अक्सर तकनीकी गणनाओं में पाई जाती है। [क्यू] = कैलोरी (कैलोरी)। 1 कैल = 4.1868 जे।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण

व्यायाम। t=40C के तापमान पर 200 लीटर पानी प्राप्त करने के लिए कितने मात्रा में पानी मिलाया जाना चाहिए, यदि पानी के एक द्रव्यमान का तापमान t 1 = 10C है, तो पानी का दूसरा द्रव्यमान t 2 = 60C है?

समाधान।आइए समीकरण लिखें गर्मी संतुलनजैसा:

जहाँ Q=cmt - पानी मिलाने के बाद तैयार ऊष्मा की मात्रा; क्यू 1 \u003d सेमी 1 टी 1 - तापमान टी 1 और द्रव्यमान एम 1 के साथ पानी के एक हिस्से की गर्मी की मात्रा; क्यू 2 \u003d सेमी 2 टी 2 - तापमान टी 2 और द्रव्यमान एम 2 के साथ पानी के एक हिस्से की गर्मी की मात्रा।

समीकरण (1.1) का तात्पर्य है:

पानी के ठंडे (V 1) और गर्म (V 2) भागों को एक आयतन (V) में मिलाते समय, हम यह स्वीकार कर सकते हैं कि:

तो, हमें समीकरणों की एक प्रणाली मिलती है:

इसे हल करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

रूपरेखा योजना

खुला सबक 8 "ई" कक्षा में भौतिकी

एमओयू व्यायामशाला संख्या 77, ओ। टॉलियाटी

भौतिकी शिक्षक

इवानोवा मारिया कोंस्टेंटिनोव्ना

पाठ विषय:

शीतलन के दौरान शरीर को गर्म करने या उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं को हल करना।

की तिथि:

पाठ का उद्देश्य:

हीटिंग के लिए आवश्यक और शीतलन के दौरान जारी की गई गर्मी की मात्रा की गणना करने में व्यावहारिक कौशल विकसित करना;

गिनती कौशल विकसित करना, समस्याओं की साजिश का विश्लेषण करने में तार्किक कौशल में सुधार करना, गुणात्मक और कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करना;

जोड़े में काम करने की क्षमता विकसित करने के लिए, प्रतिद्वंद्वी की राय का सम्मान करें और उनकी बात का बचाव करें, भौतिकी में कार्यों को पूरा करते समय सावधान रहें।

सबक उपकरण:

कंप्यूटर, प्रोजेक्टर, विषय पर प्रस्तुति (परिशिष्ट संख्या 1), सामग्री एकल संग्रहडिजिटल शैक्षिक संसाधन।

पाठ प्रकार:

समस्या को सुलझाना।

“अपनी उँगली को माचिस की लौ में डाल, तब तू ऐसा अनुभव करेगा, जो न स्वर्ग में और न पृय्वी पर है; हालाँकि, जो कुछ भी हुआ है वह केवल अणुओं के टकराव का परिणाम है।

जे. व्हीलर

कक्षाओं के दौरान:

आयोजन का समय

छात्रों का अभिवादन।

अनुपस्थित छात्रों की जांच की जा रही है।

पाठ के विषय और उद्देश्यों की प्रस्तुति।

गृहकार्य की जाँच करना।

1.ललाट सर्वेक्षण

किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता क्या है? (स्लाइड #1)

किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता का मात्रक क्या है?

पानी के पिंड धीरे-धीरे क्यों जमते हैं? बर्फ लंबे समय तक नदियों और विशेष रूप से झीलों को क्यों नहीं छोड़ती है, हालांकि मौसम लंबे समय से गर्म है?

काकेशस के काला सागर तट पर सर्दियों में भी यह पर्याप्त गर्म क्यों है?

कई धातुएँ महत्वपूर्ण रूप से ठंडी क्यों होती हैं? पानी से भी तेज? (स्लाइड #2)

2. व्यक्तिगत सर्वेक्षण (कई छात्रों के लिए बहु-स्तरीय कार्यों वाले कार्ड)

एक नए विषय की खोज।

1. ऊष्मा की मात्रा की अवधारणा की पुनरावृत्ति।

गर्मी की मात्रा- गर्मी हस्तांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक मात्रात्मक उपाय।

शरीर द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा को सकारात्मक माना जाता है, और जारी की गई गर्मी की मात्रा नकारात्मक होती है। अभिव्यक्ति "शरीर में एक निश्चित मात्रा में गर्मी होती है" या "शरीर में कुछ मात्रा में गर्मी होती है (संग्रहित) होती है" का कोई मतलब नहीं है। ऊष्मा की मात्रा किसी भी प्रक्रिया में प्राप्त या दी जा सकती है, लेकिन इसे धारण नहीं किया जा सकता है।

पिंडों के बीच की सीमा पर गर्मी के आदान-प्रदान के दौरान, ठंडे शरीर के धीरे-धीरे चलने वाले अणु गर्म शरीर के तेजी से गतिमान अणुओं के साथ बातचीत करते हैं। नतीजतन, अणुओं की गतिज ऊर्जा बराबर हो जाती है और ठंडे शरीर के अणुओं की गति बढ़ जाती है, जबकि गर्म शरीर के अणुओं की गति कम हो जाती है।

ऊष्मा विनिमय के दौरान, ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण नहीं होता है; एक गर्म शरीर की आंतरिक ऊर्जा का कुछ हिस्सा ठंडे शरीर में स्थानांतरित हो जाता है।

2. ऊष्मा की मात्रा का सूत्र.

हम गर्मी की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं को हल करने के लिए एक कार्य सूत्र प्राप्त करते हैं: क्यू = सेमी ( टी 2 - टी 1 ) - बोर्ड पर और नोटबुक में लिखना.

हम पाते हैं कि शरीर द्वारा दी या प्राप्त की गई ऊष्मा की मात्रा शरीर के प्रारंभिक तापमान, उसके द्रव्यमान और उसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता पर निर्भर करती है।

व्यवहार में, थर्मल गणना का अक्सर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इमारतों का निर्माण करते समय, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि पूरे हीटिंग सिस्टम को भवन को कितनी गर्मी देनी चाहिए। आपको यह भी पता होना चाहिए कि खिड़कियों, दीवारों, दरवाजों के जरिए आसपास की जगह में कितनी गर्मी जाएगी।

3 . विभिन्न मात्राओं पर ऊष्मा की मात्रा की निर्भरता . (स्लाइड्स #3, #4, #5, #6)

4 . विशिष्ट ऊष्मा (स्लाइड नंबर 7)

5. ऊष्मा की मात्रा मापने की इकाइयाँ (स्लाइड नंबर 8)

6. ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए किसी समस्या को हल करने का एक उदाहरण (स्लाइड नंबर 10)

7. बोर्ड पर और नोटबुक में गर्मी की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं का समाधान

हमें यह भी पता चलता है कि यदि पिंडों के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान होता है, तो सभी ताप निकायों की आंतरिक ऊर्जा उतनी ही बढ़ जाती है जितनी कि शीतलन निकायों की आंतरिक ऊर्जा घट जाती है। ऐसा करने के लिए, हम पाठ्यपुस्तक के 9 से हल की गई समस्या के उदाहरण का उपयोग करते हैं।

गतिशील विराम।

चतुर्थ। अध्ययन सामग्री का समेकन।

1. आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न (स्लाइड नंबर 9)

2. गुणवत्ता की समस्याओं का समाधान:

रेगिस्तान में दिन में गर्मी क्यों होती है, लेकिन रात में तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला जाता है? (रेत की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है, इसलिए यह गर्म हो जाती है और जल्दी ठंडी हो जाती है।)

सीसे का एक टुकड़ा और समान द्रव्यमान का स्टील का एक टुकड़ा हथौड़े से समान बार मारा गया। कौन सा टुकड़ा गर्म हो गया? क्यों? (सीसा का टुकड़ा अधिक गर्म होता है, क्योंकि सीसे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है।)

लोहे के चूल्हे ईंट के चूल्हे की तुलना में कमरे को तेजी से गर्म क्यों करते हैं, लेकिन इतने लंबे समय तक गर्म नहीं रहते? (विशिष्ट ऊष्माईंट से कम तांबा।)

एक ही द्रव्यमान के तांबे और स्टील के वजन को समान मात्रा में गर्मी दी जाती है। कौन सा वजन तापमान को सबसे ज्यादा बदलेगा? (तांबे पर, क्योंकि तांबे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है।)

क्या अधिक ऊर्जा की खपत करता है: पानी गर्म करना या एल्यूमीनियम पैन को गर्म करना, यदि उनका द्रव्यमान समान हो? (पानी गर्म करने के लिए, क्योंकि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बड़ी होती है।)

जैसा कि आप जानते हैं, लोहे में तांबे की तुलना में उच्च विशिष्ट ताप क्षमता होती है। नतीजतन, लोहे से बने एक स्टिंगर को तांबे से बने एक ही स्टिंग की तुलना में आंतरिक ऊर्जा की अधिक आपूर्ति होगी, यदि उनका द्रव्यमान और तापमान बराबर हो। इसके बावजूद टांका लगाने वाले लोहे के सिरे तांबे से ही क्यों बनते हैं? (कॉपर है महान तापीय चालकता.)

यह ज्ञात है कि धातु की तापीय चालकता कांच की तापीय चालकता से बहुत अधिक होती है। तो कैलोरीमीटर धातु के बने होते हैं कांच के क्यों नहीं? (धातु में उच्च तापीय चालकता और कम विशिष्ट ऊष्मा होती है, जिसके कारण कैलोरीमीटर के अंदर का तापमान जल्दी से बराबर हो जाता है, और इसे गर्म करने पर बहुत कम गर्मी खर्च होती है। इसके अलावा, धातु विकिरण कांच के विकिरण की तुलना में बहुत कम है, जो गर्मी के नुकसान को कम करता है।)

यह ज्ञात है कि ढीली बर्फ मिट्टी को जमने से अच्छी तरह से बचाती है, क्योंकि इसमें बहुत अधिक हवा होती है, जो गर्मी का कुचालक है। लेकिन आखिरकार, हवा की परतें भी उस मिट्टी से सटी हुई हैं जो बर्फ से ढकी नहीं है। फिर, वह इस मामले में ज्यादा क्यों नहीं जमती? (हवा, बर्फ से ढकी मिट्टी के संपर्क में, लगातार गति में है, मिश्रित है। यह चलती हवा पृथ्वी से गर्मी को दूर करती है और उसमें से नमी के वाष्पीकरण को बढ़ाती है। हवा, जो बर्फ के कणों के बीच है, निष्क्रिय है और, गर्मी के एक कुचालक के रूप में, पृथ्वी को ठंड से बचाती है।)

3. गणना की समस्याओं का समाधान

पहले दो कार्यों को सामूहिक चर्चा के साथ ब्लैकबोर्ड पर अत्यधिक प्रेरित छात्रों द्वारा हल किया जाता है। हम तर्क करने और समस्याओं को हल करने में सही दृष्टिकोण ढूंढते हैं।

कार्य 1.

तांबे के एक टुकड़े को 20°C से 170°C तक गर्म करने पर 140,000 J ताप व्यय हुआ। तांबे का द्रव्यमान निर्धारित करें।

कार्य #2

एक तरल की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता क्या है यदि इसे 2 लीटर को 20 ° C गर्म करने में 150,000 J लगे। तरल का घनत्व 1.5 g / cm³ है।

छात्र निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर जोड़ियों में देते हैं:

टास्क नंबर 3.

द्रव्यमान m . की दो तांबे की गेंदें हेऔर 4m हेगरम किया जाता है ताकि दोनों गेंदों को समान मात्रा में गर्मी प्राप्त हो। उसी समय, बड़ी गेंद को 5°C तक गर्म किया गया। छोटे द्रव्यमान की गेंद को कितना गर्म किया गया?

टास्क नंबर 4.

4 m³ बर्फ को 10°C से -40°C तक ठंडा करने पर कितनी ऊष्मा निकलती है?

टास्क नंबर 5.

किस स्थिति में दो पदार्थों को गर्म करने के लिए अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी यदि दो पदार्थों का ताप समान है टी 1 = ∆टी 2 पहला पदार्थ एक ईंट है जिसका द्रव्यमान 2 किग्रा और s = 880 J / kg ° C है, और पीतल - 2 kg का द्रव्यमान और s \u003d 400 J / kg ° C

टास्क नंबर 6.

4 किग्रा द्रव्यमान की एक स्टील की छड़ को गर्म किया जाता है। इस मामले में, 200,000 J ऊष्मा खर्च की गई। अंतिम शरीर का तापमान निर्धारित करें यदि प्रारंभिक तापमान है टी 0 = 10°C

जब विद्यार्थी स्वयं ही समस्याओं का समाधान करते हैं तो प्रश्न उठना स्वाभाविक है। सबसे अधिक पूछे जाने वाले प्रश्नों पर सामूहिक रूप से चर्चा की जाती है। वे प्रश्न जो निजी प्रकृति के होते हैं, उनके व्यक्तिगत उत्तर दिए जाते हैं।

प्रतिबिंब। निशान लगाना।

शिक्षक: तो, दोस्तों, आज आपने पाठ में क्या सीखा और आपने क्या नया सीखा?

नमूना छात्र प्रतिक्रियाएं :

"शरीर को गर्म करने और शीतलन के दौरान जारी होने वाली गर्मी की मात्रा की गणना" विषय पर गुणात्मक और कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करने के कौशल पर काम किया।

हम व्यवहार में आश्वस्त थे कि भौतिकी और गणित जैसे विषय कैसे ओवरलैप होते हैं और जुड़े होते हैं।

गृहकार्य:

V.I द्वारा समस्याओं के संग्रह से समस्या संख्या 1024, 1025 को हल करें। लुकाशिक, ई. वी. इवानोवा।

स्वतंत्र रूप से शरीर को गर्म करने के लिए या शीतलन के दौरान इसके द्वारा छोड़ी गई गर्मी की मात्रा की गणना के लिए एक समस्या के साथ आते हैं।

जैसा कि आप जानते हैं, विभिन्न यांत्रिक प्रक्रियाओं के दौरान, यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन होता है वूमेह। यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन का माप तंत्र पर लागू बलों का कार्य है:

\(~\डेल्टा W_(मेह) = ए.\)

गर्मी हस्तांतरण के दौरान, शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन होता है। ऊष्मा स्थानांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का माप ऊष्मा की मात्रा है।

गर्मी की मात्रागर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में शरीर को प्राप्त (या देता है) आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक उपाय है।

इस प्रकार, काम और गर्मी की मात्रा दोनों ऊर्जा में परिवर्तन की विशेषता रखते हैं, लेकिन ऊर्जा के समान नहीं हैं। वे स्वयं प्रणाली की स्थिति की विशेषता नहीं रखते हैं, लेकिन जब राज्य बदलता है और अनिवार्य रूप से प्रक्रिया की प्रकृति पर निर्भर करता है, तो एक रूप से दूसरे (एक शरीर से दूसरे शरीर में) ऊर्जा हस्तांतरण की प्रक्रिया निर्धारित करता है।

काम और गर्मी की मात्रा के बीच मुख्य अंतर यह है कि कार्य प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा को बदलने की प्रक्रिया की विशेषता है, साथ में एक प्रकार से दूसरे प्रकार (यांत्रिक से आंतरिक) में ऊर्जा के परिवर्तन के साथ। गर्मी की मात्रा ऊर्जा परिवर्तनों के साथ नहीं, एक शरीर से दूसरे शरीर में (अधिक गर्म से कम गर्म तक) आंतरिक ऊर्जा के हस्तांतरण की प्रक्रिया की विशेषता है।

अनुभव से पता चलता है कि किसी पिंड को द्रव्यमान के साथ गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा एमतापमान टी 1 से तापमान टी 2 की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

\(~Q = सेमी (T_2 - T_1) = सेमी \डेल्टा टी, \qquad (1)\)

कहाँ पे सी- पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

विशिष्ट ऊष्मा का SI मात्रक जूल प्रति किलोग्राम-केल्विन (J/(kg K)) है।

विशिष्ट ऊष्मा सीसंख्यात्मक रूप से ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है जिसे 1 किलो द्रव्यमान के पिंड को 1 K तक गर्म करने के लिए दिया जाना चाहिए।

ताप की गुंजाइशतन सी T संख्यात्मक रूप से शरीर के तापमान को 1 K से बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर है:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = सेमी.\)

किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता की SI इकाई जूल प्रति केल्विन (J/K) है।

एक स्थिर तापमान पर एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा है

\(~क्यू = एलएम, \qquad (2)\)

कहाँ पे ली- वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा। जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।

एक क्रिस्टलीय पिंड को द्रव्यमान के साथ पिघलाने के लिए एमगलनांक पर, शरीर को गर्मी की मात्रा की रिपोर्ट करना आवश्यक है

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

कहाँ पे λ - संलयन की विशिष्ट ऊष्मा। किसी पिंड के क्रिस्टलीकरण के दौरान उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।

ईंधन द्रव्यमान के पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा एम,

\(~क्यू = क्यूएम, \qquad (4)\)

कहाँ पे क्यू- दहन की विशिष्ट ऊष्मा।

वाष्पीकरण, पिघलने और दहन की विशिष्ट ऊष्मा की SI इकाई जूल प्रति किलोग्राम (J/kg) है।

साहित्य

अक्सेनोविच एल. ए. भौतिकी में उच्च विद्यालय: लिखित। कार्य। टेस्ट: प्रो. सामान्य प्रदान करने वाले संस्थानों के लिए भत्ता। वातावरण, शिक्षा / एल.ए. अक्सनोविच, एन.एन. रकीना, के.एस. फ़ारिनो; ईडी। के एस फरिनो। - एमएन .: अदुकात्सिया और व्यखवन्ने, 2004. - सी। 154-155।

« भौतिकी - ग्रेड 10 "

पदार्थ का समग्र परिवर्तन किन प्रक्रियाओं में होता है?
आप कैसे बदल सकते हैं एकत्रीकरण की स्थितिपदार्थ?

आप किसी भी पिंड की आंतरिक ऊर्जा को काम करके, गर्म करके या, इसके विपरीत, ठंडा करके बदल सकते हैं।
इस प्रकार, धातु की फोर्जिंग करते समय, काम किया जाता है और इसे गर्म किया जाता है, जबकि साथ ही धातु को जलती हुई लौ पर गर्म किया जा सकता है।

साथ ही, यदि पिस्टन स्थिर है (चित्र 13.5), तो गर्म करने पर गैस का आयतन नहीं बदलता है और कोई कार्य नहीं होता है। लेकिन गैस का तापमान और इसलिए इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है।

आंतरिक ऊर्जा बढ़ और घट सकती है, इसलिए गर्मी की मात्रा सकारात्मक या नकारात्मक हो सकती है।

बिना कार्य किये एक पिंड से दूसरे पिंड में ऊर्जा के स्थानान्तरण की प्रक्रिया कहलाती है गर्मी विनिमय.

गर्मी हस्तांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की मात्रात्मक माप को कहा जाता है गर्मी की मात्रा.

गर्मी हस्तांतरण की आणविक तस्वीर।

पिंडों के बीच की सीमा पर गर्मी के आदान-प्रदान के दौरान, ठंडे शरीर के धीरे-धीरे चलने वाले अणु गर्म शरीर के तेजी से गतिमान अणुओं के साथ बातचीत करते हैं। नतीजतन, अणुओं की गतिज ऊर्जा बराबर हो जाती है और ठंडे शरीर के अणुओं की गति बढ़ जाती है, जबकि गर्म शरीर के अणुओं की गति कम हो जाती है।

हीट एक्सचेंज के दौरान, ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण नहीं होता है, एक गर्म शरीर की आंतरिक ऊर्जा का हिस्सा कम गर्म शरीर में स्थानांतरित हो जाता है।

गर्मी और गर्मी क्षमता की मात्रा।

आप पहले से ही जानते हैं कि तापमान t 1 से तापमान t 2 तक द्रव्यमान m वाले किसी पिंड को गर्म करने के लिए, उसमें ऊष्मा की मात्रा को स्थानांतरित करना आवश्यक है:

क्यू \u003d सेमी (टी 2 - टी 1) \u003d सेमी t। (13.5)

जब शरीर ठंडा होता है, तो उसका अंतिम तापमान t2 प्रारंभिक तापमान t1 से कम हो जाता है और शरीर द्वारा छोड़ी गई गर्मी की मात्रा नकारात्मक होती है।

गुणांक c को सूत्र (13.5) में कहा जाता है विशिष्ट ऊष्मा क्षमतापदार्थ।

विशिष्ट ऊष्मा- यह संख्यात्मक रूप से गर्मी की मात्रा के बराबर एक मान है जो 1 किलो के द्रव्यमान वाला पदार्थ प्राप्त करता है या छोड़ देता है जब उसका तापमान 1 के बदलता है।

गैसों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता उस प्रक्रिया पर निर्भर करती है जिसके द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। यदि आप किसी गैस को स्थिर दाब पर गर्म करते हैं, तो वह फैल जाएगी और कार्य करेगी। स्थिर दाब पर किसी गैस को 1 °C तक गर्म करने के लिए, उसे स्थिर आयतन पर गर्म करने की अपेक्षा अधिक ऊष्मा स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, जब गैस केवल गर्म होगी।

तरल और ठोस पिंडगरम होने पर थोड़ा विस्तार करें। स्थिर आयतन और स्थिर दबाव पर उनकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ बहुत कम होती हैं।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।

उबलने की प्रक्रिया के दौरान एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए, इसमें एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा को स्थानांतरित करना आवश्यक है। किसी द्रव को उबालने पर उसका तापमान नहीं बदलता है। एक स्थिर तापमान पर तरल के वाष्प में परिवर्तन से अणुओं की गतिज ऊर्जा में वृद्धि नहीं होती है, बल्कि उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा में वृद्धि होती है। आखिरकार, गैस के अणुओं के बीच की औसत दूरी तरल अणुओं के बीच की तुलना में बहुत अधिक है।

संख्यात्मक रूप से एक स्थिर तापमान पर 1 किलो तरल को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर मान कहलाता है वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा.

तरल वाष्पीकरण की प्रक्रिया किसी भी तापमान पर होती है, जबकि सबसे तेज़ अणु तरल छोड़ देते हैं, और वाष्पीकरण के दौरान यह ठंडा हो जाता है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के बराबर होती है।

यह मान अक्षर r द्वारा निरूपित किया जाता है और जूल प्रति किलोग्राम (J / kg) में व्यक्त किया जाता है।

पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा बहुत अधिक होती है: r H20 = 2.256 10 6 J/kg 100 °C के तापमान पर। अन्य तरल पदार्थों में, जैसे अल्कोहल, ईथर, पारा, मिट्टी के तेल में, वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी पानी की तुलना में 3-10 गुना कम होती है।

द्रव्यमान m के एक द्रव को भाप में बदलने के लिए, ऊष्मा की मात्रा के बराबर की आवश्यकता होती है:

क्यू पी \u003d आरएम। (13.6)

जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है:

क्यू के \u003d -आरएम। (13.7)

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा।

जब एक क्रिस्टलीय पिंड पिघलता है, तो उसे आपूर्ति की जाने वाली सारी गर्मी अणुओं के संपर्क की संभावित ऊर्जा को बढ़ाने के लिए जाती है। अणुओं की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि गलनांक स्थिर तापमान पर होता है।

संख्यात्मक रूप से परिवर्तन के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर एक मान क्रिस्टलीय पदार्थद्रव में गलनांक पर 1 किलो वजनी भार कहलाता है संलयन की विशिष्ट ऊष्माऔर अक्षर द्वारा निरूपित किए जाते हैं।

1 किलो द्रव्यमान वाले पदार्थ के क्रिस्टलीकरण के दौरान, उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है जितनी पिघलने के दौरान अवशोषित होती है।

बर्फ के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा अपेक्षाकृत अधिक होती है: 3.34 10 5 J/kg।

"यदि बर्फ में संलयन की उच्च गर्मी नहीं होती, तो वसंत ऋतु में बर्फ के पूरे द्रव्यमान को कुछ मिनटों या सेकंड में पिघलना पड़ता, क्योंकि गर्मी लगातार हवा से बर्फ में स्थानांतरित हो जाती है। इसके परिणाम भयानक होंगे; आखिरकार, मौजूदा स्थिति में भी, बड़ी बाढ़ और पानी की तेज धाराएं तब होती हैं जब बर्फ या बर्फ के बड़े पैमाने पर पिघल जाते हैं। आर. ब्लैक, 18वीं सदी

द्रव्यमान m के एक क्रिस्टलीय पिंड को पिघलाने के लिए, ऊष्मा की मात्रा की आवश्यकता होती है:

क्यूपीएल \u003d m। (13.8)

शरीर के क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा बराबर होती है:

क्यू करोड़ = -λm (13.9)

गर्मी संतुलन समीकरण।

एक प्रणाली के भीतर गर्मी विनिमय पर विचार करें जिसमें शुरू में अलग-अलग तापमान वाले कई निकाय होते हैं, उदाहरण के लिए, एक बर्तन में पानी के बीच गर्मी का आदान-प्रदान और एक गर्म लोहे की गेंद को पानी में उतारा जाता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, एक पिंड द्वारा दी गई ऊष्मा की मात्रा संख्यात्मक रूप से दूसरे द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है।

दी गई ऊष्मा की मात्रा को ऋणात्मक माना जाता है, प्राप्त ऊष्मा की मात्रा को धनात्मक माना जाता है। अत: ऊष्मा की कुल मात्रा Q1 + Q2 = 0।

यदि एक पृथक प्रणाली में कई निकायों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान होता है, तो

क्यू 1 + क्यू 2 + क्यू 3 + ... = 0. (13.10)

समीकरण (13.10) कहलाता है गर्मी संतुलन समीकरण.

यहाँ Q 1 Q 2, Q 3 - पिंडों द्वारा प्राप्त या दी गई ऊष्मा की मात्रा। ऊष्मा की इन मात्राओं को सूत्र (13.5) या सूत्रों (13.6) - (13.9) द्वारा व्यक्त किया जाता है, यदि पदार्थ के विभिन्न चरण परिवर्तन गर्मी हस्तांतरण (पिघलने, क्रिस्टलीकरण, वाष्पीकरण, संघनन) की प्रक्रिया में होते हैं।