열 방출 공식. 열량, 열 효과 및 형성 열을 계산하는 방법

13.10.2019

열교환.

1. 열교환.

열 교환 또는 열 전달일을 하지 않고 한 몸의 내부 에너지를 다른 몸으로 전달하는 과정입니다.

열 전달에는 세 가지 유형이 있습니다.

1) 열 전도성- 이것은 직접 접촉하는 동안 신체 간의 열 교환입니다.

2) 전달- 가스나 액체의 흐름에 의해 열이 전달되는 열교환입니다.

3) 방사능– 전자기 복사를 통한 열 교환입니다.

2. 열량.

열량은 열교환 중에 신체의 내부 에너지 변화를 측정 한 것입니다. 문자로 표시 큐.

열량을 측정하는 단위 = 1J.

열 교환의 결과로 한 몸체가 다른 몸체로부터 받은 열의 양은 온도를 높이거나(분자의 운동 에너지를 증가) 응집 상태를 변경(위치 에너지를 증가)시키는 데 소비될 수 있습니다.

3. 물질의 비열 용량.

경험에 따르면 질량 m의 몸체를 온도 T 1에서 온도 T 2로 가열하는 데 필요한 열량은 몸체 m의 질량과 온도 차이(T 2 - T 1)에 비례합니다.

큐 = 센티미터(티 2 -티 1 ) = 초중Δ 티,

와 함께가열된 물체의 물질의 비열 용량이라고 합니다.

물질의 비열 용량은 물질 1kg을 1K만큼 가열하는 데 필요한 열량과 같습니다.

비열 용량 측정 단위 =.

다양한 물질의 열용량 값은 물리적 표에서 확인할 수 있습니다.

물체가 ΔT만큼 냉각되면 정확히 동일한 양의 열 Q가 방출됩니다.

4. 비열의 기화열.

경험에 따르면 액체를 증기로 변환하는 데 필요한 열량은 액체의 질량에 비례합니다.

큐 = LM,

비례계수는 어디에 있나요? 엘기화비열이라고 한다.

기화 비열은 끓는점의 액체 1kg을 증기로 변환하는 데 필요한 열량과 같습니다.

기화 비열을 측정하는 단위입니다.

반대 과정인 증기 응축 중에 증기 형성에 소비된 것과 동일한 양의 열이 방출됩니다.

5. 비융해열.

경험에 따르면 고체를 액체로 변환하는 데 필요한 열량은 몸체의 질량에 비례합니다.

큐 = λ 중,

여기서 비례 계수 λ를 비융해열이라고 합니다.

비융해열은 무게 1kg의 고체를 녹는점에서 액체로 변환하는 데 필요한 열량과 같습니다.

비융해열을 측정하는 단위입니다.

반대 과정인 액체의 결정화 과정에서 용융에 소비된 것과 동일한 양의 열이 방출됩니다.

6. 연소의 비열.

경험에 따르면 연료가 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양은 연료의 질량에 비례합니다.

큐 = 큐중,

여기서 비례 계수 q를 연소 비열이라고 합니다.

연소 비열은 연료 1kg이 완전 연소하는 동안 방출되는 열량과 같습니다.

연소 비열 측정 단위.

7. 열수지 방정식.

열교환에는 두 개 이상의 몸체가 포함됩니다. 어떤 신체는 열을 발산하고 다른 신체는 열을 받습니다. 열교환은 물체의 온도가 같아질 때까지 발생합니다. 에너지 보존의 법칙에 따르면, 방출된 열의 양은 받은 열의 양과 같습니다. 이를 바탕으로 열수지 방정식이 작성됩니다.

예를 살펴보겠습니다.

열용량이 c 1 인 질량 m 1의 몸체는 온도 T 1을 가지며, 열용량이 c 2 인 질량 m 2의 몸체는 온도 T 2를 갖습니다. 또한, T1은 T2보다 크다. 이 시체들은 접촉하게 됩니다. 경험에 따르면 차가운 몸체(m 2)는 뜨거워지기 시작하고 뜨거운 몸체(m 1)는 차가워지기 시작합니다. 이는 뜨거운 물체의 내부 에너지의 일부가 차가운 물체로 전달되어 온도가 균일해짐을 의미합니다. 최종 전체 온도를 θ로 표시하겠습니다.

뜨거운 물체에서 차가운 물체로 전달되는 열의 양

큐 양도되었습니다. = 씨 1 중 1 (티 1 – θ )

차가운 물체가 뜨거운 물체로부터 받는 열의 양

큐 받았다. = 씨 2 중 2 (θ – 티 2 )

에너지 보존의 법칙에 따르면 큐 양도되었습니다. = 큐 받았다., 즉.

씨 1 중 1 (티 1 – θ )= 씨 2 중 2 (θ – 티 2 )

괄호를 열고 총 정상상태 온도 θ의 값을 표현해 보겠습니다.

이 경우 온도 값 θ를 켈빈 단위로 얻습니다.

그러나 Q가 표현식에 전달되기 때문입니다. 그리고 Q가 수신됩니다. 는 두 온도의 차이이고 켈빈과 섭씨 온도 모두 동일하므로 계산은 섭씨 온도로 수행할 수 있습니다. 그 다음에

이 경우 온도 값 θ를 섭씨 단위로 얻습니다.

열전도도에 따른 온도 균등화는 열 혼란 운동 과정에서 충돌 시 분자 간의 운동 에너지 교환으로 분자 운동 이론을 기반으로 설명할 수 있습니다.

이 예는 그래프로 설명할 수 있습니다.

우리 기사의 초점은 열량입니다. 이 양이 변할 때 변형되는 내부 에너지의 개념을 고려해 보겠습니다. 또한 인간 활동에서 계산을 사용하는 몇 가지 예를 보여 드리겠습니다.

열

모든 사람은 모국어로 된 단어에 대해 자신만의 연관성을 가지고 있습니다. 그것은 개인적인 경험과 비합리적인 감정에 의해 결정됩니다. 여러분은 '따뜻함'이라는 단어를 들으면 보통 어떤 생각이 떠오르시나요? 부드러운 담요, 겨울에는 작동하는 중앙난방기, 봄의 첫 햇살, 고양이. 혹은 엄마의 눈빛, 친구의 위로의 말, 시기적절한 관심.

물리학자들은 이것을 매우 구체적인 용어로 사용합니다. 특히 이 복잡하지만 매혹적인 과학의 일부 섹션에서는 매우 중요합니다.

열역학

에너지 보존 법칙의 기반이 되는 가장 단순한 과정과 별도로 열의 양을 고려하는 것은 가치가 없습니다. 명확한 것은 없습니다. 그러므로 먼저 독자들에게 상기시켜 드리겠습니다.

열역학은 모든 사물이나 물체를 원자, 이온, 분자 등 매우 많은 수의 기본 부품의 조합으로 간주합니다. 그 방정식은 매크로 매개변수가 변경될 때 시스템 전체와 전체의 일부로서 시스템의 집합적 상태의 변화를 설명합니다. 후자는 온도(T로 표시됨), 압력(P), 성분 농도(보통 C)를 나타냅니다.

내부 에너지

내부 에너지는 다소 복잡한 용어이므로 열량에 대해 이야기하기 전에 그 의미를 이해할 가치가 있습니다. 물체의 매크로파라미터 값이 증가하거나 감소할 때 변화하는 에너지를 나타내며 기준 시스템에 의존하지 않습니다. 그것은 전체 에너지의 일부입니다. 연구 중인 물체의 질량 중심이 정지해 있는 조건(즉, 운동 성분이 없는 경우)과 일치합니다.

사람이 물체(예: 자전거)가 따뜻해지거나 차가워졌다고 느낀다면 이는 해당 시스템을 구성하는 모든 분자와 원자가 내부 에너지의 변화를 경험했음을 나타냅니다. 그러나 일정한 온도가 이 지표의 보존을 의미하는 것은 아닙니다.

일과 열

모든 열역학 시스템의 내부 에너지는 두 가지 방식으로 변환될 수 있습니다.

그것에 대한 작업을 수행함으로써;
환경과의 열교환 중.

이 프로세스의 공식은 다음과 같습니다.

dU=Q-A, 여기서 U는 내부 에너지, Q는 열, A는 일입니다.

표현의 단순함에 독자가 속지 않도록 하십시오. 재배열에서는 Q=dU+A가 표시되지만 엔트로피(S)를 도입하면 공식이 dQ=dSxT 형식이 됩니다.

이 경우 방정식은 미분 방정식의 형태를 취하므로 첫 번째 표현식에도 동일한 것이 필요합니다. 다음으로, 연구 대상 물체에 작용하는 힘과 계산되는 매개변수에 따라 필요한 비율이 도출됩니다.

열역학 시스템의 예로 금속구를 생각해 봅시다. 누르고, 던지고, 깊은 우물에 떨어 뜨리면 작업을 수행한다는 의미입니다. 외부 적으로 이러한 모든 무해한 행동은 공에 해를 끼치 지 않지만 내부 에너지는 아주 약간이라도 변경됩니다.

두 번째 방법은 열교환이다. 이제 우리는 이 기사의 주요 목표인 열량이 무엇인지에 대한 설명에 이르렀습니다. 이는 열 교환 중에 발생하는 열역학 시스템의 내부 에너지 변화입니다(위 공식 참조). 줄 또는 칼로리로 측정됩니다. 분명히, 라이터 위나 햇빛 아래 또는 단순히 따뜻한 손으로 공을 잡으면 공이 뜨거워질 것입니다. 그리고 온도 변화를 이용하여 그에게 전달된 열의 양을 알아낼 수 있습니다.

가스가 내부 에너지 변화의 가장 좋은 예인 이유와 이로 인해 학생들이 물리학을 좋아하지 않는 이유

위에서 우리는 금속구의 열역학적 매개변수의 변화를 설명했습니다. 특별한 장치 없이는 눈에 띄지 않으며 독자는 대상에서 발생하는 프로세스에 대해서만 단어를 사용할 수 있습니다. 시스템이 가스라면 또 다른 문제입니다. 그것을 누르면 눈에 보이고 가열됩니다. 압력이 상승하고 지하로 낮아지며 쉽게 기록할 수 있습니다. 따라서 교과서에서는 시각적 열역학 시스템으로 가스가 가장 자주 사용됩니다.

그러나 아쉽게도 현대 교육에서는 실제 경험에 많은 관심을 기울이지 않습니다. 방법론 매뉴얼을 작성하는 과학자는 무엇이 문제인지 완벽하게 이해하고 있습니다. 그는 기체 분자의 예를 사용하면 모든 열역학적 매개변수가 적절하게 입증될 것으로 보입니다. 그러나 이제 막 이 세계를 발견한 학생은 이론적 피스톤이 있는 이상적인 플라스크에 대해 듣는 것이 지루합니다. 학교에 실제 연구 실험실이 있고 그곳에서 작업할 시간을 할당했다면 상황은 달라졌을 것입니다. 불행하게도 지금까지는 실험이 종이로만 이루어졌습니다. 그리고 아마도 이것이 바로 사람들이 물리학의 이 분야를 삶과는 거리가 멀고 불필요한 순전히 이론적인 것으로 간주하는 이유입니다.

따라서 우리는 위에서 이미 언급한 자전거를 예로 사용하기로 결정했습니다. 사람이 페달을 밟고 작업을 합니다. 자전거가 공간에서 움직이는 덕분에 전체 메커니즘에 토크를 전달하는 것 외에도 레버를 만드는 재료의 내부 에너지가 변경됩니다. 자전거 타는 사람은 핸들을 눌러 회전하고 다시 작업을 수행합니다.

외부 코팅(플라스틱 또는 금속)의 내부 에너지가 증가합니다. 사람이 밝은 태양 아래 공터로 나갑니다. 자전거가 뜨거워지고 열량이 변합니다. 오래된 참나무 그늘에서 휴식을 취하면 시스템이 냉각되어 칼로리나 줄이 손실됩니다. 속도 증가 - 에너지 교환이 증가합니다. 그러나 이 모든 경우에 열량을 계산하면 감지할 수 없을 정도로 매우 작은 값이 표시됩니다. 따라서 실제 생활에서는 열역학 물리학의 발현이 없는 것 같습니다.

열량 변화에 대한 계산 적용

독자는 아마도 이 모든 것이 매우 교육적이라고 말할 것입니다. 그러나 우리는 왜 학교에서 이러한 공식으로 인해 그토록 고통을 받는가? 이제 우리는 인간 활동의 어떤 영역이 직접적으로 필요한지, 그리고 이것이 일상 생활에서 누구에게나 어떤 영향을 미치는지 예를 들어 보겠습니다.

먼저, 주변을 둘러보고 세어보세요. 주변에 금속 물체가 몇 개나 있습니까? 아마 열 개도 넘을 거예요. 그러나 모든 금속은 클립, 마차, 반지 또는 플래시 드라이브가 되기 전에 제련 과정을 거칩니다. 예를 들어 철광석을 처리하는 각 공장은 비용을 최적화하기 위해 얼마나 많은 연료가 필요한지 이해해야 합니다. 그리고 이를 계산할 때 금속 함유 원료의 열용량과 모든 기술 프로세스가 발생하기 위해 전달되어야 하는 열의 양을 알아야 합니다. 연료 단위로 방출되는 에너지는 줄 또는 칼로리로 계산되므로 공식이 직접 필요합니다.

또는 또 다른 예: 대부분의 슈퍼마켓에는 생선, 고기, 과일 등 냉동 식품을 취급하는 부서가 있습니다. 동물 고기 또는 해산물의 원자재를 반제품으로 변환하는 경우 냉동 및 냉동 장치가 완제품 1톤 또는 단위당 소비하는 전력량을 알아야 합니다. 이렇게 하려면 딸기나 오징어 1kg이 섭씨 1도 냉각될 때 손실되는 열량을 계산해야 합니다. 그리고 결국 이것은 특정 전력의 냉동고가 얼마나 많은 전기를 소비하는지 보여줍니다.

비행기, 배, 기차

위에서 우리는 일정량의 열이 전달되거나 반대로 일정량의 열이 빼앗기는 상대적으로 움직이지 않고 정적인 물체의 예를 보여주었습니다. 작동 중에 온도가 끊임없이 변화하는 조건에서 움직이는 물체의 경우 열량 계산이 또 다른 이유로 중요합니다.

"금속 피로"라는 것이 있습니다. 또한 특정 온도 변화율에서 최대 허용 하중도 포함됩니다. 습한 열대 지방에서 얼어붙은 상층 대기로 이륙하는 비행기를 상상해 보십시오. 엔지니어들은 온도 변화에 따라 나타나는 금속의 균열로 인해 부서지지 않도록 열심히 노력해야 합니다. 그들은 실제 하중을 견딜 수 있고 안전 여유가 큰 합금 구성을 찾고 있습니다. 그리고 실수로 원하는 구성을 발견하기를 바라면서 맹목적으로 검색하지 않으려면 열량의 변화를 포함하는 계산을 포함하여 많은 계산을 수행해야 합니다.

열량에 대한 개념은 물질의 내부 구조, 에너지가 무엇인지, 자연에 어떤 형태의 에너지가 존재하는지, 형태로서의 에너지에 대한 명확한 아이디어가 없었던 현대 물리학 발전의 초기 단계에서 형성되었습니다. 물질의 이동과 변형.

열량은 열교환 과정에서 물질체에 전달되는 에너지와 동등한 물리량으로 이해됩니다.

오래된 열 단위는 4.2J에 해당하는 칼로리입니다. 오늘날 이 단위는 실제로 사용되지 않으며 줄(joule)이 그 자리를 대신했습니다.

처음에는 열에너지 전달체가 액체의 특성을 지닌 완전히 무중력 매체라고 가정했습니다. 열전달과 관련된 수많은 물리적 문제가 이러한 전제를 바탕으로 해결되어 왔으며 여전히 해결되고 있습니다. 가설적인 칼로리의 존재는 본질적으로 올바른 많은 구성의 기초였습니다. 가열 및 냉각, 용융 및 결정화 현상에서 칼로리가 방출되고 흡수되는 것으로 믿어졌습니다. 잘못된 물리적 개념을 바탕으로 열 전달 과정에 대한 올바른 방정식을 얻었습니다. 열량이 열교환에 참여하는 신체의 질량과 온도 구배에 정비례한다는 알려진 법칙이 있습니다.

여기서 Q는 열량, m은 체질량, 계수는 와 함께– 비열 용량이라고 불리는 양입니다. 비열 용량은 공정에 관련된 물질의 특성입니다.

열역학 분야에서 일

열 공정의 결과로 순수하게 기계적인 작업이 수행될 수 있습니다. 예를 들어, 가스가 가열되면 부피가 증가합니다. 아래 그림과 같은 상황을 가정해 보겠습니다.

이 경우 기계적 일은 피스톤에 가해지는 가스 압력의 힘과 압력을 받는 피스톤이 이동하는 경로를 곱한 것과 같습니다. 물론 이것은 가장 간단한 경우이다. 그러나 그것에서도 한 가지 어려움을 알 수 있습니다. 압력은 가스의 부피에 따라 달라지며 이는 우리가 상수가 아니라 가변적인 양을 다루고 있음을 의미합니다. 세 가지 변수(압력, 온도, 부피)는 모두 서로 관련되어 있으므로 작업 계산이 훨씬 더 복잡해집니다. 이상적이고 무한히 느린 과정이 있습니다: 등압, 등온, 단열, 등온 등 이러한 계산은 상대적으로 간단하게 수행할 수 있습니다. 압력 대 부피의 그래프가 그려지고 작업은 형식의 적분으로 계산됩니다.

알려진 바와 같이, 다양한 기계적 공정 중에 기계적 에너지의 변화가 발생합니다. 여음. 기계적 에너지 변화의 척도는 시스템에 가해지는 힘의 작용입니다.

\(~\델타 W_(meh) = A.\)

열교환 중에 신체의 내부 에너지에 변화가 발생합니다. 열 전달 중 내부 에너지 변화의 척도는 열량입니다.

열량열 교환 과정에서 신체가 받는(또는 포기하는) 내부 에너지의 변화를 측정한 것입니다.

따라서 일과 열량은 모두 에너지 변화의 특징을 나타내지만 에너지와 동일하지는 않습니다. 그들은 시스템 자체의 상태를 특성화하지 않지만 상태가 변할 때 한 유형에서 다른 유형으로(한 신체에서 다른 신체로) 에너지 전환 과정을 결정하고 프로세스의 성격에 크게 의존합니다.

일과 열량의 주요 차이점은 일은 에너지가 한 유형에서 다른 유형으로(기계에서 내부로) 변환되는 것과 함께 시스템의 내부 에너지를 변경하는 과정을 특징으로 한다는 것입니다. 열의 양은 에너지 변환을 수반하지 않고 내부 에너지가 한 몸체에서 다른 몸체로(더 가열된 것에서 덜 가열된 것으로) 전달되는 과정을 특징으로 합니다.

경험에 따르면 신체 질량을 가열하는 데 필요한 열량이 중온도에 티 1 ~ 온도 티 2, 공식으로 계산

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \델타 T, \qquad (1)\)

어디 씨- 물질의 비열 용량;

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

비열 용량의 SI 단위는 킬로그램 켈빈당 줄(J/(kg K))입니다.

비열 씨는 1kg의 물체를 1K만큼 가열하기 위해 1kg의 물체에 전달되어야 하는 열량과 수치적으로 동일합니다.

열용량몸 씨 T는 체온을 1K 변화시키는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일합니다.

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

신체 열용량의 SI 단위는 켈빈당 줄(J/K)입니다.

일정한 온도에서 액체를 증기로 변화시키려면 일정량의 열을 소비해야 합니다.

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

어디 엘- 특정 기화열. 증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

결정체의 무게를 녹이기 위해 중녹는점에서 신체는 열의 양을 전달해야 합니다.

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

어디 λ - 비융합열. 신체가 결정화되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.

연료 덩어리가 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양 중,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

어디 큐- 연소의 비열.

기화, 용융 및 연소의 비열의 SI 단위는 킬로그램당 줄(J/kg)입니다.

문학

Aksenovich L. A. 중등 학교 물리학 : 이론. 작업. 테스트: 교과서. 일반 교육을 제공하는 기관에 대한 수당. 환경, 교육 / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; 에드. K. S. 파리노. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.

열용량-1도 가열했을 때 신체가 흡수하는 열량입니다.

신체의 열용량은 대문자 라틴 문자로 표시됩니다. 와 함께.

신체의 열용량은 무엇에 달려 있습니까? 우선, 질량에서. 예를 들어, 1kg의 물을 가열하려면 200g을 가열하는 것보다 더 많은 열이 필요하다는 것은 분명합니다.

물질의 종류는 어떻습니까? 실험을 해보자. 두 개의 동일한 용기를 가져와 그중 하나에 400g의 물을 붓고 다른 하나에는 400g의 식물성 기름을 붓고 동일한 버너를 사용하여 가열을 시작하겠습니다. 온도계 수치를 관찰하면 오일이 빠르게 가열되는 것을 볼 수 있습니다. 물과 기름을 같은 온도로 가열하려면 물을 더 오랫동안 가열해야 합니다. 그러나 물을 오랫동안 가열할수록 버너로부터 더 많은 열을 받습니다.

따라서 동일한 질량의 서로 다른 물질을 동일한 온도로 가열하려면 서로 다른 양의 열이 필요합니다. 신체를 가열하는 데 필요한 열량과 그에 따른 열용량은 신체를 구성하는 물질의 유형에 따라 달라집니다.

예를 들어, 1kg의 물의 온도를 1°C 높이려면 4200J에 해당하는 열이 필요하고, 같은 질량의 해바라기유를 1°C만큼 가열하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다. 1700J가 필요합니다.

어떤 물질 1kg을 1℃만큼 가열하는데 필요한 열량을 나타내는 물리량을 물리량이라고 합니다. 비열 용량이 물질의.

각 물질은 라틴 문자 c로 표시되고 킬로그램당 줄(J/(kg °C))로 측정되는 고유한 비열 용량을 가지고 있습니다.

서로 다른 응집 상태(고체, 액체, 기체)에서 동일한 물질의 비열 용량이 다릅니다. 예를 들어, 물의 비열 용량은 4200 J/(kg °C)이고 얼음의 비열 용량은 2100 J/(kg °C)입니다. 고체 상태의 알루미늄은 비열 용량이 920 J/(kg - °C)이고, 액체 상태에서 - 1080 J/(kg - °C)입니다.

물은 비열 용량이 매우 높습니다. 따라서 여름에 뜨거워지는 바다와 바다의 물은 공기로부터 많은 양의 열을 흡수합니다. 덕분에 큰 수역 근처에 위치한 곳에서는 여름이 물에서 멀리 떨어진 곳만큼 덥지 않습니다.

본체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 본체에서 방출되는 열량을 계산합니다.

위에서부터 물체를 가열하는 데 필요한 열량은 물체를 구성하는 물질의 유형(즉, 비열 용량)과 물체의 질량에 따라 다르다는 것이 분명합니다. 열의 양은 체온을 몇도까지 올릴 것인지에 달려 있다는 것도 분명합니다.

따라서 신체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 방출되는 열량을 결정하려면 신체의 비열 용량에 질량을 곱하고 최종 온도와 초기 온도의 차이를 곱해야 합니다.

큐= 센티미터 (티 2 -티 1),

어디 큐- 열량, 씨- 비열 용량, 중- 체질량, t 1- 초기 온도, t 2- 최종 온도.

몸에 열이 오르면 t 2> t 1따라서 큐 >0 . 몸이 시원해지면 t 2i< t 1따라서 큐< 0 .

몸 전체의 열용량을 알면 와 함께, 큐다음 공식에 의해 결정됩니다. Q = C(티 2 - ~ 1).

22) 용융: 정의, 용융 또는 응고를 위한 열량 계산, 융해 비열, t 0 (Q) 그래프.

열역학

에너지 전달, 한 유형의 에너지가 다른 유형의 에너지로 변환되는 패턴을 연구하는 분자 물리학의 한 분야입니다. 분자 운동 이론과 달리 열역학은 물질의 내부 구조와 미세 매개변수를 고려하지 않습니다.

열역학적 시스템

이는 서로 또는 환경과 에너지(일 또는 열의 형태로)를 교환하는 신체의 집합입니다. 예를 들어, 주전자 안의 물은 냉각되고, 물과 주전자 사이에 열이 교환되고, 주전자의 열은 환경과 교환됩니다. 피스톤 아래에 가스가 있는 실린더: 피스톤이 작업을 수행하고 그 결과 가스가 에너지를 받고 매크로 매개변수가 변경됩니다.

열량

이것 에너지, 시스템은 열교환 과정에서 이를 받아들이거나 방출합니다. 기호 Q로 표시되며 다른 에너지와 마찬가지로 줄 단위로 측정됩니다.

다양한 열교환 과정의 결과로 전달되는 에너지는 고유한 방식으로 결정됩니다.

가열 및 냉각

이 과정은 시스템 온도의 변화를 특징으로 합니다. 열량은 공식에 의해 결정됩니다

물질의 비열 용량예열하는데 필요한 열량으로 측정 질량 단위이 물질의 1K. 1kg의 유리나 1kg의 물을 가열하려면 서로 다른 양의 에너지가 필요합니다. 비열 용량은 모든 물질에 대해 이미 계산된 알려진 양입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

물질 C의 열용량-이것은 질량을 1K 고려하지 않고 몸체를 가열하는 데 필요한 열량입니다.

용융 및 결정화

용융은 물질이 고체 상태에서 액체 상태로 전이되는 현상입니다. 역전이를 결정화라고 합니다.

물질의 결정 격자 파괴에 소비되는 에너지는 공식에 의해 결정됩니다

비융해열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

기화(증발 또는 비등) 및 응축

기화는 물질이 액체(고체) 상태에서 기체 상태로 전이되는 현상입니다. 반대 과정을 응축이라고 합니다.

기화 비열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

연소

물질이 연소할 때 방출되는 열의 양

연소 비열은 각 물질에 대해 알려진 값입니다. 물리적 표의 값을 참조하세요.

폐쇄되고 단열적으로 고립된 몸체 시스템의 경우 열 균형 방정식이 충족됩니다. 열 교환에 참여하는 모든 몸체가 주고받는 열량의 대수적 합은 0과 같습니다.

Q 1 +Q 2 +...+Q n =0

23) 액체의 구조. 표면층. 표면장력: 발현, 계산, 표면장력 계수의 예.

때때로 어떤 분자라도 근처의 빈 위치로 이동할 수 있습니다. 이러한 액체의 점프는 매우 자주 발생합니다. 따라서 분자는 결정처럼 특정 중심에 묶여 있지 않으며 액체의 전체 부피를 통해 이동할 수 있습니다. 이것은 액체의 유동성을 설명합니다. 밀접하게 위치한 분자 사이의 강한 상호 작용으로 인해 여러 분자를 포함하는 국소적(불안정한) 정렬 그룹을 형성할 수 있습니다. 이 현상을 주문 마감(그림 3.5.1).

계수 β는 다음과 같습니다. 체적 팽창 온도 계수 . 액체의 이 계수는 고체의 계수보다 수십 배 더 큽니다. 예를 들어, 물의 경우 20°C의 온도에서 β in ≒ 2 10 – 4 K – 1, 강철의 경우 β st ≒ 3.6 10 – 5 K – 1, 석영 유리의 경우 β kv ≒ 9 10 – 6 K – 1 .

물의 열팽창은 지구상의 생명체에게 흥미롭고 중요한 변칙 현상을 가지고 있습니다. 4°C 미만의 온도에서는 온도가 감소함에 따라 물이 팽창합니다(β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

물이 얼면 팽창하므로 얼음은 얼어붙은 물 표면에 떠 있는 상태로 남아 있습니다. 얼음 아래 물의 어는 온도는 0°C입니다. 저수지 바닥의 밀도가 높은 물층의 온도는 약 4°C입니다. 덕분에 얼어붙은 저수지 물에도 생명체가 존재할 수 있다.

액체의 가장 흥미로운 특징은 존재입니다. 자유 표면 . 액체는 가스와 달리 부어지는 용기의 전체 부피를 채우지 않습니다. 액체와 기체(또는 증기) 사이에는 계면이 형성되는데, 이는 나머지 액체에 비해 특수한 조건에 있으며, 압축률이 극히 낮기 때문에 표면층이 더 조밀하게 채워져 있다는 점을 염두에 두어야 합니다. 액체의 부피에 눈에 띄는 변화가 발생하지 않습니다. 분자가 표면에서 액체로 이동하면 분자간 상호 작용의 힘이 긍정적인 작용을 합니다. 반대로, 액체 깊은 곳에서 표면으로 일정한 수의 분자를 끌어당기기 위해서는(즉, 액체의 표면적을 늘리기 위해) 외부 힘이 양의 일 Δ를 수행해야 합니다. ㅏ외부, 변화에 비례 Δ 에스표면적:

시스템의 평형 상태는 위치 에너지의 최소값에 해당한다는 것이 역학을 통해 알려져 있습니다. 따라서 액체의 자유 표면은 그 면적을 줄이는 경향이 있습니다. 이러한 이유로 액체의 자유 방울은 구형 모양을 취합니다. 액체는 표면에 접선 방향으로 작용하는 힘이 이 표면을 수축(당기는)하는 것처럼 동작합니다. 이러한 힘을 표면 장력 .

표면 장력이 있으면 액체 표면이 탄력적으로 늘어난 필름처럼 보입니다. 단, 필름의 탄성력은 표면적(즉, 필름이 변형되는 방식)과 표면 장력에 따라 달라집니다. 힘 의존하지 마십시오액체의 표면적에.

비눗물과 같은 일부 액체는 얇은 막을 형성하는 능력이 있습니다. 잘 알려진 비눗방울은 규칙적인 구형 모양을 갖고 있습니다. 이는 또한 표면 장력의 영향을 보여줍니다. 측면 중 하나가 움직일 수 있는 와이어 프레임을 비눗물에 담그면 전체 프레임이 액체 필름으로 덮이게 됩니다(그림 3.5.3).

표면 장력은 필름 표면을 감소시키는 경향이 있습니다. 프레임의 움직이는 면의 균형을 맞추려면 외부 힘이 가해져야 합니다. 힘의 영향으로 크로스바가 Δ 만큼 움직이는 경우 엑스, 그러면 작업 Δ가 수행됩니다. ㅏ vn = 에프 vn Δ 엑스 = Δ 에피 = σΔ 에스, 여기서 Δ 에스 = 2엘Δ 엑스– 비누막 양면의 표면적이 증가합니다. 힘의 계수와 동일하므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

따라서 표면 장력 계수 σ는 다음과 같이 정의될 수 있습니다. 표면 경계선의 단위 길이당 작용하는 표면 장력의 계수.

액체 방울과 비누 거품 내부의 표면 장력의 작용으로 인해 과도한 압력 Δ가 발생합니다. 피. 반경의 구형 방울을 정신적으로 자르면 아르 자형두 개의 반쪽으로 나뉘면 각각은 길이 2π의 절단 경계에 적용된 표면 장력의 작용 하에서 평형 상태에 있어야 합니다. 아르 자형면적 π에 작용하는 초과 압력 힘 아르 자형 2개 섹션(그림 3.5.4). 평형 조건은 다음과 같이 쓰여집니다.

이러한 힘이 액체 자체의 분자 사이의 상호 작용 힘보다 크면 액체는 젖음고체의 표면. 이 경우 액체는 주어진 액체-고체 쌍의 특징인 특정 예각 θ로 고체 표면에 접근합니다. 각도 θ가 호출됩니다. 접촉각 . 액체 분자 사이의 상호 작용 힘이 고체 분자와의 상호 작용 힘을 초과하면 접촉각 θ가 둔해집니다(그림 3.5.5). 이 경우 그들은 액체라고 말합니다. 젖지 않는다고체의 표면. ~에 완전 젖음θ = 0, ~에 완전 비습윤θ = 180°.

모세관 현상직경이 작은 관에서 액체의 상승 또는 하강이라고 함 - 모세혈관. 습윤 액체는 모세혈관을 통해 상승하고, 습윤하지 않는 액체는 하강합니다.

그림에서. 3.5.6은 특정 반경의 모세관을 보여줍니다. 아르 자형, 하단에서 밀도 ρ의 습윤 액체로 낮아졌습니다. 모세관의 상단이 열려 있습니다. 모세관 내 액체의 상승은 모세관 내 액체 기둥에 작용하는 중력의 크기가 합력과 같아질 때까지 계속됩니다. 에프 n 모세관 표면과 액체의 접촉 경계를 따라 작용하는 표면 장력: 에프티 = 에프 n, 어디서 에프티 = mg = ρ 시간π 아르 자형 2 g, 에프 n = σ2π 아르 자형 cos θ.

이는 다음을 의미합니다.

완전 비습윤 θ = 180°인 경우 cos θ = –1이므로, 시간 < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

물은 깨끗한 유리 표면을 거의 완전히 적십니다. 반대로, 수은은 유리 표면을 완전히 적시지 않습니다. 따라서 유리 모세관의 수은 수준은 용기의 수준 아래로 떨어집니다.

24) 기화: 정의, 유형(증발, 비등), 기화 및 응축 열량 계산, 기화 비열.

증발 및 응축. 물질의 분자 구조에 대한 아이디어를 바탕으로 증발 현상을 설명합니다. 비열의 기화열. 그 단위.

액체가 증기로 변하는 현상을 '기증'이라고 한다. 증발.

증발 - 열린 표면에서 발생하는 기화 과정.

액체 분자는 다른 속도로 움직입니다. 어떤 분자가 액체 표면에 도달하면 이웃 분자의 인력을 극복하고 액체 밖으로 날아갈 수 있습니다. 분출된 분자는 증기를 형성합니다. 액체의 나머지 분자는 충돌 시 속도를 변경합니다. 동시에 일부 분자는 액체 밖으로 날아갈 만큼 충분한 속도를 얻습니다. 이 과정이 계속되어 액체가 천천히 증발합니다.

*증발 속도는 액체의 종류에 따라 다릅니다. 더 적은 힘으로 분자를 끌어당기는 액체는 더 빨리 증발합니다.

*증발은 어떤 온도에서도 발생할 수 있습니다. 그러나 고온에서는 증발이 더 빨리 발생합니다. .

*증발 속도는 표면적에 따라 다릅니다.

*바람(공기 흐름)이 있으면 증발이 더 빨리 발생합니다.

증발하는 동안 내부 에너지는 감소합니다. 증발하는 동안 액체는 빠른 분자를 떠나므로 나머지 분자의 평균 속도는 감소합니다. 이는 외부로부터 에너지 유입이 없으면 액체의 온도가 감소한다는 것을 의미합니다.

증기가 액체로 변하는 현상을 현상이라고 합니다. 응축. 그것은 에너지 방출을 동반합니다.