Isı miktarına o kısım denir. Fizikte bütünleştirici testler "Termal olaylar
1. İç enerji. Termodinamikte çalışın. Isı miktarı. Termodinamiğin birinci yasası. Termodinamiğin birinci yasasının çeşitli süreçlere uygulanması.
Cevap:
Mekanik enerjinin yanı sıra, makroskopik cisimler, cisimlerin kendilerinde bulunan enerjiye de sahiptir. Bu enerjiye iç enerji denir ve doğadaki enerji dönüşümlerinin dengesine girer.
Okyanus, dünyadaki en büyük güneş enerjisi toplayıcısıdır. Su sadece gezegenimizin yüzeyinin yüzde 70'inden fazlasını kaplamakla kalmaz, aynı zamanda sıcaklıkta önemli bir artış olmadan büyük miktarlarda ısıyı emebilir. Uzun süreler boyunca ısıyı depolamak ve serbest bırakmak için bu muazzam kapasite, okyanusa Dünya'nın iklim sistemini stabilize etmede merkezi bir rol verir.
Sera gazlarının konsantrasyonundaki bir artış, Dünya yüzeyinden yayılan ısının eskiden olduğu gibi boş alana kaçmasını engeller; fazla ısının çoğu yukarı okyanusta depolanır. Sonuç olarak, son yirmi yılda okyanusun üst katmanlarındaki ısı içeriği önemli ölçüde arttı.
Makroskopik bir cismin iç enerjisi, cismin tüm moleküllerinin (veya atomlarının) rastgele hareketinin kinetik enerjilerinin toplamına ve tüm moleküllerin birbirleriyle etkileşiminin potansiyel enerjilerinin toplamına eşittir (ancak moleküllerle değil). diğer organlar).
Bir monatomik yapının iç enerjisini hesaplama formülü Ideal gaz:
İdeal bir monatomik gazın iç enerjisi, mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır.
Okyanus ısısının ana kaynağı güneş ışığıdır. Ayrıca bulutlar, su buharı ve sera gazları emdikleri ısıyı serbest bırakır ve bu ısı enerjisinin bir kısmı okyanusa girer. Dalgalar, gelgitler ve akıntılar okyanusu sürekli karıştırarak ısıyı daha sıcaktan daha soğuk enlemlere ve daha derin seviyelere taşır.
Okyanusun emdiği ısı bir yerden başka bir yere hareket eder, ancak kaybolmaz. Termal enerji sonunda buz raflarını eriterek, suyu buharlaştırarak veya doğrudan atmosferi ısıtarak Dünya sisteminin geri kalanına geri döner. Böylece, Termal enerji okyanusta, tüketildikten sonra onlarca yıl gezegeni ısıtabilir. Okyanus, saldığından daha fazla ısı emerse, ısı içeriği artar. Okyanus tarafından ne kadar termal enerjinin emildiğini ve salındığını bilmek, küresel iklimi anlamak ve modellemek için önemlidir.
Termodinamikte iş, mekanikte olduğu gibi tanımlanır, ancak vücudun kinetik enerjisindeki değil, iç enerjisindeki değişime eşittir.
Sıkıştırma veya genişleme sırasında, bu durumda moleküller arasındaki ortalama mesafe değiştiğinden, moleküllerin etkileşiminin ortalama potansiyel enerjisi de değişir.
Piston altındaki bir silindirdeki gaz örneğini kullanarak hacimdeki değişime bağlı olarak işi hesaplayalım.En kolay yol, öncelikle gaza etki eden F kuvvetinin dış gövdenin (piston) yanından yaptığı işi hesaplamamaktır. , ancak gazın kendisinin yaptığı iş, F kuvveti ile pistona etki eder. Newton'un üçüncü yasasına göre F "=- F.
Tarihsel olarak, okyanusun sıcaklığını varsayarak, gemilerin sensörleri veya numune toplayıcılarını suya sallaması gerekiyordu. Bu zaman alıcı yöntem, gezegenin uçsuz bucaksız okyanusunun yalnızca küçük bir kısmı için sıcaklık sağlayabilir. Küresel kapsama almak için bilim adamları, okyanus yüzeyinin yüksekliğini ölçen uydulara yöneldiler. Su ısındıkça genişler, bu nedenle okyanus sıcaklığı tahminleri deniz yüzeyinin yüksekliğinden elde edilebilir.
Bilim adamları ve mühendisler, farklı derinliklerde okyanusun termal içeriğinin daha iyi bir resmini elde etmek için aynı zamanda yerinde sıcaklığı ölçmek için bir dizi alet kullanıyorlar. Argo yüzer olarak bilinen sensörler, okyanusta çeşitli derinliklerde sürüklenir. Her 10 günde bir, programlanmış talimatlarına göre suyun içinden yükselirler ve yükseldikçe sıcaklığı kaydederler. Şamandıra yüzeye ulaştığında, yerini ve diğer bilgileri uydu aracılığıyla bilim adamlarına gönderiyor ve ardından tekrar alçalıyor.
Gazın yanından pistona etki eden kuvvetin modülü F "=pS'dir, burada p gaz basıncıdır, S pistonun yüzey alanıdır. küçük bir mesafe ile F" kuvvetinin yönü h = h 2 - h 1. Yer değiştirme küçükse, gaz basıncı sabit kabul edilebilir.
Gazın yaptığı iş,
Bu iş, gazın hacmindeki bir değişiklik olarak ifade edilebilir. İlk hacim F 1 = Sh 1 ve son hacim V 2 = Sh 2. Bu yüzden
Okyanus sıcaklığını ölçmek için kullanılan aletler arasında iletkenlik, sıcaklık, harcanabilir batitermograflar ve yüzen argolar bulunur. Bilim adamları, oluşturdukları değerlerin anlamlı olduğundan emin olmak için uydulardan, şamandıralardan ve sondalardan gelen verileri sürekli olarak karşılaştırıyorlar. Her üç ayda bir küresel ortalama yıllık okyanus ısı içeriğinin bir tahminini hesaplamak için ölçüm aralığını işlerler. Joule cinsinden sıcaklık dönüşümü, okyanustaki ısıyı, Dünya'nın iklim sisteminin diğer bölümlerindeki ısıtma hedefiyle karşılaştırmanıza olanak tanır.
Son 50 yılda Dünya'da meydana gelen ısınmanın yüzde 90'ından fazlası okyanuslarda meydana geldi. Atmosfer bugün itibariyle küresel ısınmadan tamamen kurtulmuş olsa da, okyanusta zaten depolanmış olan ısı sonunda açığa çıkacak ve Dünya gelecekte daha da ısınacaktır.
burada AV=V 2 - V 1 - gaz hacmindeki değişiklik.
Genişlerken gaz pozitif iş yapar, çünkü kuvvetin yönü ve pistonun hareket yönü çakışır. Genleşme sürecinde gaz, enerjiyi çevreleyen cisimlere aktarır.
Gaz sıkıştırılırsa, gazın çalışması için formül geçerli kalır. Ama şimdi v2
Şu anda, okyanus suyunun ısınması küresel deniz seviyelerini yükseltiyor çünkü su ısındıkça genişliyor. Yükselen deniz, karada eriyen buzullardan gelen su ile birleştiğinde, dünyanın dört bir yanındaki kıyı şeridine yakın doğal ekosistemleri ve insan yapılarını tehdit ediyor. Isınan okyanus suları, dünyanın iklim sistemi için ek etkileri olan buz raflarının ve deniz buzunun tükenmesi ile de ilişkilidir. Son olarak, okyanus sularının ısınması deniz ekosistemlerini ve insanların geçim kaynaklarını tehdit ediyor.
Dış cisimler tarafından gaz üzerinde gerçekleştirilen A işi, A gazının çalışmasından "sadece işarette: A \u003d -A" farklıdır,
Sabit basınç durumunda bir gazın A" işi, basit bir geometrik yorum olarak verilebilir.
Gaz basıncının hacme bağımlılığının bir grafiğini oluşturalım (Şekil 162). Burada, p 1 = const grafiği, V ekseni ve gaz basıncına eşit ab ve cd bölümleri ile sınırlanan abdc dikdörtgeninin alanı, işe sayısal olarak eşittir:
Örneğin, ılık sular mercanların sağlığını ve dolayısıyla barınak ve yiyecek için onlara bağımlı olan deniz yaşamı topluluklarını tehdit eder. Nihayetinde, yiyecek ve iş için deniz balıkçılığına bağımlı olan insanlar, ısınan bir okyanusun olumsuz etkileriyle karşı karşıya kalabilirler.
Gaz faturası için farklı faturalandırma türleri vardır: termal ve hacimsel gaz faturası. Kapat faturalandırma: Besleme alanındaki gaz tüketimi genellikle güç üniteleri tarafından hesaplanan termaldir. Verilen gaz miktarı metreküp cinsinden ölçülür ve nominal tüketim değeri ile çarpılarak tüketilen kilovat saate çevrilir. Metreküpün kilovat saate dönüştürülmesi, kalorifik değeri ve gazın karşılık gelen fiziksel durumunu hesaba katar.
Silindirdeki gazın iç enerjisini sadece iş yaparak değil, gazı ısıtarak da değiştirmek mümkündür.
Bir cisimden diğerine iş yapmadan enerji aktarma işlemine ısı transferi veya ısı transferi denir.
Isı transferi sırasında iç enerjideki değişimin nicel ölçüsüne ısı miktarı denir. Q.
Bu durum gazın sıcaklığına ve basıncına bağlıdır ve sözde durum numarasına kaydedilir. Kalorifik değerle çarpılan durum sayısı, termal kalorifik değeri verir. Sayacın fatura kalorifik değeriyle çarpımı ile ölçülen metreküp, hesaplanacak kilovat saat sayısını verir.
Hacim faturalama: Gaz tüketimi, güç ünitelerine dayalı termal faturalandırmanın aksine, tüketilen doğal gazın metreküpüne göre hesaplanır. Aylık ödenecek tutarların tutarı, cari fiyatlar ve geçen yılki tüketim esas alınarak hesaplanmaktadır.
Isı miktarına, vücudun ısı transferi sürecinde verdiği enerji denir.
Cisimler arasındaki sınırda ısı değişimi sırasında, soğuk bir cismin yavaş hareket eden molekülleri, sıcak bir cismin hızlı hareket eden molekülleri ile etkileşir. Sonuç olarak, moleküllerin kinetik enerjileri eşitlenir ve soğuk bir cismin moleküllerinin hızları artarken, sıcak bir cisminki azalır.
Soğurucular, güneş radyasyonunu emen ve ısıya dönüştüren bir güneş termal sisteminin parçalarıdır. Kural olarak, emici yüzeyler seçici bir kaplama ile sağlanır, böylece mümkün olduğunca fazla güneş ışığı emilir ve emicinin altındaki ısı transfer sıvısına yönlendirilir. Günümüzde güneş ışınımının %90 ila 95'i arasında yüksek kaliteli bir soğurucu kullanılmaktadır.
Absorpsiyon genellikle radyasyonun veya bir maddenin başka bir malzeme tarafından emilmesini tanımlar. Enerji teknolojileri için, özellikle güneş radyasyonunun absorpsiyonu ve soğutma makinelerinde soğutucuların absorpsiyonu veya. Örnek 1 Işık emildiğinde, radyasyonun bir kısmı madde tarafından emilir ve ısıya dönüştürülür. Kullanım: güneş panelleri ile ısı geri kazanımı.
Isı değişimi sırasında enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümü yoktur; sıcak bir cismin iç enerjisinin bir kısmı soğuk bir cisme aktarılır.
Isı miktarı ve ısı kapasitesi.Fizik dersinden bilinmektedir ki, m kütleli bir cismi t x sıcaklığından t 2 sıcaklığına ısıtmak için, ona ısı miktarını aktarmak gerekir:
Soğurulan madde soğutucu işlevi görürken diğer maddeye çözücü denir. Soğutucu akışkanlar ve çözücüler topluca çalışan çift olarak adlandırılır. Örnek 3 Lityum bromür suyu emer Su, amonyağı emer Uygulama: Buzdolabı, ısı pompalı ısıtma.
Atık ısı, teknik ekipman veya sistemlerin çalışmasından yan ürün olarak üretilen ısıdır. Genel olarak, cihazın veya sistemin aşırı ısınmasını önlemek için bu ısı uygun şekilde dağıtılmalıdır. Çeşitli süreçlerin israfında çok büyük bir enerji potansiyeli vardır. Yani hedeflenen ısıyı kullanmaya çalışıyorsunuz.
Vücut soğuduğunda, son sıcaklığı t 2, başlangıç sıcaklığından t 1 daha az olur ve vücut tarafından verilen ısı miktarı negatif olur.
Formüldeki c katsayısına özgül ısı kapasitesi denir.
Özısı- Bu, 1 kg bir maddenin sıcaklığı 1 K değiştiğinde aldığı veya verdiği ısı miktarıdır.
Örnek 1 Araba motorları, yakıt enerjisinin yalnızca bir kısmını kinetik enerjiye dönüştürür. Ortaya çıkan atık ısı, iç mekanı ısıtmak için kullanılır. Örnek 2 Bir elektrik santrali, bölgesel ısıtma olarak kullanılabilecek atık ısı üretir.
Örnek 3 Kanalizasyon sisteminden gelen atık su, homojen sıcaklığı nedeniyle bir ısı pompasının karlı termal çalışmasına katkıda bulunabilir. Rüzgar hızını ölçmek için bir anemometre kullanılır ve rüzgar türbini kontrolünün bir parçasıdır.
Özgül ısı kapasitesi sadece maddenin özelliklerine değil, aynı zamanda ısı transferinin gerçekleştiği sürece de bağlıdır. Bir gazı sabit basınçta ısıtırsanız genleşecek ve iş yapacaktır. Bir gazı sabit basınçta 1°C ısıtmak için, gaza sabit hacimde ısıtmaktan daha fazla ısı aktarılmalıdır.
Böylece, anemometre, nesnelerin ve çevredeki alanın güvenliği için fırtına durumunda hizmet eder. Çok düşük rüzgar yüklerinde, önemli bir enerji çıkışı beklenmediği için güvenlik mekanizması da tesisi kapatır. Atmosfer, dünyanın atmosferidir. Çeşitli gaz halindeki elementlerin ve bileşiklerin sabit bir karışımından oluşur. En önemli bileşenleri azot, oksijen, su buharı ve argondur. Karbondioksit ve su buharının yanı sıra özellikle küçük oranlarda bulunan gazlar metan ve kloroflorokarbonlardır.
Sıvılar ve katılar ısıtıldıklarında hafifçe genleşirler ve sabit hacimde ve sabit basınçta özgül ısı kapasiteleri çok az farklılık gösterir.
Özgül buharlaşma ısısı.Bir sıvıyı buhara dönüştürmek için, ona belirli bir miktarda ısı aktarılmalıdır. Bu dönüşüm sırasında sıvının sıcaklığı değişmez.
Pil, bir elektrokimyasal enerji depolama ve dönüştürücüdür. Boşaltma sırasında depolanan kimyasal enerji, bir elektrokimyasal redoks reaksiyonu ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Dönüştürülen enerji, şebekeden bağımsız olarak elektrik tüketicisi tarafından kullanılabilir.
Cüzdanı da boşaltan çevre dostu şarj edilebilir piller. Biyoenerji, katı, sıvı veya gaz halindeki organik maddelerden enerji üretimidir. Enerji kullanmanın avantajı nispeten kapalı devrelerdir. Biyogaz, biyokütleden üretilen enerjik olarak yararlı gazlar için ortak bir terimdir. Burada metan gazı, biyogazın enerjik olarak kullanılabilir bir parçasıdır.
1 kg sıvıyı sabit sıcaklıkta buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarına ne denir özgül buharlaşma ısısı. Bu değer r harfi ile gösterilir ve joule/kilogram (J/kg) olarak ifade edilir.
Kristal bir cisim eridiğinde, ona verilen tüm ısı moleküllerin potansiyel enerjisini artırmaya gider.
Biyokütle, enerjinin çıkarılabileceği bitki veya hayvan kaynaklı tüm organik maddeleri ifade eder. İki kategori vardır: yenilenebilir hammaddeler ve organik atık. Almanya'da orman yönetimi, ağaç işleme, mahsul üretimi ve fabrika çiftçiliği yoluyla enerji yoğun biyokütle fırsatları birikmektedir.
Yakacak odun, talaş ve biyoetanol. Çift enerji kullanımı nedeniyle verimleri yaklaşık %85'e çıkar. Yakıt hücresi, sürekli beslenen bir yakıtın ve oksitleyicinin reaksiyon enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir elektrokimyasal enerji dönüştürücüdür.
Erime sabit sıcaklıkta gerçekleştiği için moleküllerin kinetik enerjisi değişmez.
Erime noktasındaki 1 kg kristalin bir maddeyi aynı sıcaklıktaki bir sıvıya dönüştürmek için gereken ısı miktarına denir.özgül füzyon ısısı.
Kütlesi m olan bir kristal cismi eritmek için şuna eşit miktarda ısı gereklidir:
Bu, yakıttaki kimyasal enerjinin - geleneksel enerji santrallerinden farklı olarak - doğrudan elektriğe dönüştürüldüğü anlamına gelir. Bu nedenle, yakıt pili ile potansiyel olarak daha yüksek bir elektrik verimliliği elde edilebilir. Ayrıca yakıt hücreleri geleneksel jeneratörlere göre daha basittir, mekanik aşınması yoktur ve bu nedenle daha güvenilir ve aşınmaya dayanıklı olarak çalıştırılabilir.
İşletme sırasında ne kirletici ne de sera gazları üretilmediğinden, yakıt hücresinin gelecekte son derece çevre dostu ve önemli bir enerji kaynağı olacağı düşünülmektedir. Kalorifik değer, yanma sırasında üretilen toplam ısı miktarını tanımlar.
Vücudun kristalleşmesi sırasında açığa çıkan ısı miktarı şuna eşittir:
Vücudun iç enerjisi ısıtıldığında veya soğutulduğunda, buharlaşma ve yoğunlaşma sırasında, erime ve kristalleşme sırasında değişir. Her durumda, vücuda belirli bir miktarda ısı aktarılır veya vücuttan çıkarılır.
Termodinamiğin birinci yasası. Termodinamiğin birinci yasası, termal olaylara kadar uzanan enerjinin korunumu yasasıdır.
Sistemin bir durumdan diğerine geçişi sırasında, hem işin performansı nedeniyle hem de ısı transferi nedeniyle iç enerji aynı anda değişir. Termodinamiğin birinci yasası, bu tür genel durumlar için tam olarak formüle edilmiştir:
Sistemin bir durumdan diğerine geçişi sırasında iç enerjisindeki değişim, dış kuvvetlerin çalışmalarının toplamına eşittir. ve Sisteme aktarılan ısı miktarı:
Genellikle, sistem üzerindeki dış cisimlerin A işi yerine, sistemin dış cisimler üzerindeki A "işini dikkate alır. A" \u003d - A olduğu düşünüldüğünde, termodinamiğin birinci yasası (13.10) şeklinde yazılabilir. aşağıdaki gibi: