Термодинамика 8

ՈՒսուցչուհի՝ Ա.Ասատրյան

• ԹԵՄԱ՝ Ներքին էներգիայի պահպանման օրենքը: Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը:

Դաս 45 , 46 էջ 144,

Տնային աշխատանք 166,167

• Դասի նպատակը՝
• Դասի նպատակը՝

1.Սահմանել և ապացուցել ներքին էներգիայի պահպանման օրենքը: 2.Գաղափար տալ ջերմային հաշվեկշռի հավասարման մասին : 3.Ծանոթանալ կալորիաչափի կառուցվածքին և աշխատանքի սկզբունքին 4. Ներքին էներգիայի պահպանման օրենքից արտածել ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը:

• 1. Ներքին էներգիայի պահպանման օրենքը:

• Անդրադառնանք ներքին էներգիայի փոփոխման եղանակներին : Ինչպես առանձին վերցրած մարմնի , այնպես էլ մարմինների համակարգի

ՆԵՐՔԻՆ ԷՆԵՐԳԻԱՆ ԿԱՐԵԼԻ Է ՓՈՓՈԽԵԼ ԵՐԿՈՒ ԵՂԱՆԱԿՈՎ

Աշխատանք կատարելով

Ջերմափոխանակությամբ

• Ջերմափոխանակությունը իր հերթին կատարվում է 3 եղանակով՝

Ջերմափոխանակություն

Ջերմահաղորդականություն

Կոնվեկցիա

Ճառագայթային

ջերմափոխանակություն

• Պատկերացնենք մի համակարգ , որի վրա արտաքին ազդեցություններ չկան ( կամ դրանք համակշռված են ), և որը ջերմամեկուսացված է շրջապատից : Վերջինս նշանակում է , որ համակարգի մարմինների և դրա կազմի մեջ չմտնող այլ մարմինների միջև ջերմափոխանակություն տեղի չի ունենում : Այդպիսի համակարգերը կոչվում են փակ կամ մեկուսացված :   
• այդ   համակարգի ներքին էներգիան երբեք չի փոխվում , այսինքն՝ պահպանվում է :

• Մեկուսացած համակարգում ընթացող կամայական պրոցեսների դեպքում նրա ներքին էներգիան պահպանվում է : Սա ներքին էներգիայի պահպանման օրենքն է : Մեկուսացած համակարգի ներքին էներգիայի պահպանումը նշանակում է այդ համակարգը կազմող մասնիկների հավերժական ջերմային շարժում :

• Կենցաղում հանդիպող այդպիսի համակարգի օրինակ է այժմ լայն տարածում գտած թերմոսները:

• Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը

• Ջերմափոխանակության ընթացքում ավելի տաք մարմինը կտա իր էներգիայի մի մասը , իսկ ավելի սառը մարմինը կստանա այն : Պրոցեսը կշարունակվի այնքան ժամանակ , մինչև դրանց ջերմաստիճանները հավասարվեն : Քանի որ այդ մարմինների գումարային ներքին էներգիան պահպանվում է , ապա որքան նվազում է մարմիններից մեկի ներքին էներգիան , նույնքան աճում է մյուս մարմնի ներքին էներգիան : Նշանակում է , որ   համակարգի մարմինների տված և ստացած ջերմաքանակների գումարը հավասար է զրոյի : Եթե մարմինների տված և ստացած ջերմաքանակները նշանակենք   Q 1   և   Q 2,   ապա   Q 1+ Q 2=0  , այս հավասարումը հայտնի է որպես   ջերմային հաշվեկշռի հավասարում :

• Կալորիաչափ

• Մարմնի կլանած կամ անջատած ջերմաքանակը փորձով չափելու համար օգտագործում են կալորիաչափ կոչվող սարք /լատիներեն ՝կալոր-ջերմություն բառից/: Կալորաչափը բաղկացած է երկու անոթից , որոնք բաժանված են օդային միջանցքով ( նկ .3):  Անոթի ներսի   հատակը   արտաքին հատակից առանձնացված է հատուկ հենարաններով :

• Պարզ խնդրի օրինակով ապացուցենք ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը.
• Օրինակ. 25°C ջերմաստիճանի 0,8 կգ ջուրը խառնեցին 0,2կգ եռացող ջրի հետ: Ստացված խառնուրդի ջերմաստիճանը չափեցին պարզվեց որ այն հավասար է 40 °C:Հաշվել թե ինչ ջերմաքանակ տվեց եռացրած ջուրը հովանալիս և որքան ասացավ սառը ջուրը տաքանալիս:Համեմատել այդ արդյունքները:

• Տրված է՝
• m 1 =0,8կգ
• m 2 =0,2կգ
• t 2 =100˚C
• t = 40 ˚C
• t 1 = 25˚C
• c 1 = 4200Ջ/կգ ˚C

• Լուծում՝ Եռացած ջրի սկզբնական ջերմաստիճանը փոխվեց t 2 =100˚C – ից մինչև t = 40 ˚C այս դեպքում ջերմաքանակը՝ Q 1 = c 1 m 1 (t – t 2 ) Q 1 = 4200Ջ/կգ• ˚C •0,2 կգ (40 ˚C— - 100 ˚C ) = — 50400Ջ Իսկ t 1 = 25 ˚C ջուրի ջերմաստիճանը փոխվեց մինչև t = 40 ˚C այս դեպքում Q 2 = c 1 m 2 (t – t 1 ) Q 2 = 4200Ջ/կգ• ˚C •0,2 կգ (40 ˚C— - 25 ˚C ) = 50400Ջ Ստված արդյունքներից ակնհայտ է , որ տաք ջրի տված ջերմաքանակը և սառը ջրի ստացած վջեր,աքանակը իրար հավասար են :Հետևաբար Q 1 + | - Q 2 | = 0

• Շնորհակալություն