Bizga ma'lumki, modda atomlar va molekulalar deb ataladigan mayda zarralardan iborat. Molekulalar tabiatda erkin mavjud bo'lishi va moddaning barcha xususiyatlariga ega bo'lishi mumkin. Molekulalar harakatda va ular orasida tortishish kuchi ham mavjud. Harakat tufayli molekulalar kinetik energiyaga ega va tortishish kuchi tufayli ular potentsial energiyaga ega. Modda qizdirilganda (yoki modda issiqlikni yutganda) molekulalar tezroq tebranishni boshlaydi, shuning uchun kinetik energiya ortadi. Modda sovutilganda molekulalarning harakati sekinlashadi va shuning uchun kinetik energiya kamayadi. Modda molekulalarining umumiy kinetik energiyasi uning ichki kinetik energiyasi, molekulalarning umumiy potentsial energiyasi esa ichki potensial energiyasi deyiladi. Ichki kinetik energiya va ichki potentsial energiya yig'indisi moddaning umumiy ichki energiyasi yoki issiqlik energiyasi deb ataladi. U joul birligida o'lchanadi.
Ushbu darsda biz quyidagilarni o'rganamiz:
Har xil haroratdagi ikkita jism aloqada bo'lganda, issiqlik yuqori haroratdagi tanadan past haroratdagi tanaga oqib chiqadi . Moddaning o'rtacha kinetik energiyasi tananing haroratining o'lchovidir. Modda molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasi ko'tarilsa, uning harorati ortadi, modda molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasi pasaysa, uning harorati pasayadi.
Qovurilgan idishni olovda saqlang. Qovurilgan idish tez orada qiziydi, chunki issiqlik olovdan panga o'tadi. Endi panani olovdan olib tashlang. Asta-sekin idish soviydi, chunki issiqlik idishdan atrofga o'tkaziladi. Ikkala holatda ham issiqlik issiqroq ob'ektdan sovuqroq ob'ektga o'tadi.
1-tajriba: Aytaylik, bizda ikkita ob'ekt bor. Harorati 100 o C bo'lgan A ob'ekti va 10 o C haroratli B ob'ekti. Ikkala ob'ektni bir-biriga tegib turing.
Natija: Har ikkala jismda ham harorat bir xil bo'lmaguncha issiqlik A ob'ektidan B ga o'tadi. Aytaylik, A ob'ekti 50 o C ga tushib, sovuq B ob'ektining harorati 50 o C gacha ko'tariladi. Bu holat issiqlik muvozanati deb nomlanadi. Issiqlik muvozanati holatida issiqlik energiyasi hali ham bu ikki ob'ekt o'rtasida uzatiladi, lekin issiqlik energiyasining aniq oqimi nolga teng.
Tajriba 2: Kichik idishda suvni qizdiring. Besh daqiqadan so'ng panani olovdan olib tashlash uchun tutqichni ushlab turishga harakat qiling. Sizning qo'llaringizga nima bo'ladi deb o'ylaysiz? Siz darhol qo'lingizni temir tutqichdan tortib olasiz.
Qo'lingiz panning issiqligini his qiladi. Buning sababi shundaki, issiqlik energiyasining bir qismi pandan qo'lingizga o'tadi. Issiqlik issiq ob'ektdan sovuq ob'ektga o'tadi, agar ular o'rtasida aloqa bo'lsa. Fizikada biz issiqlikni uzatish uchun vosita kerak deb aytamiz. Issiqlik o'tkazuvchanligi - bu bir-biriga tegib turganda harorat har xil bo'lgan bir ob'ektdan ikkinchisiga issiqlik harakati. Qattiq jismlarda, odatda, issiqlik o'tkazuvchanlik jarayoni bilan uzatiladi.
Misollar:
Supero'tkazuvchilar va izolyatorlar
Barcha moddalar issiqlikni oson o'tkazadimi? Ovqat pishirish uchun mo'ljallangan metall panning plastik yoki yog'och dastasi borligini kuzatgan bo'lsangiz kerak. Issiq panani shikastlanmasdan dastagidan ushlab ko'tarishingiz mumkin. Buning sababi shundaki, turli ob'ektlar ular yaratilgan materialning tabiatiga ko'ra har xil miqdorda issiqlik energiyasini o'tkazadilar.
Tajriba 3:
Suvni kichik idish yoki stakanda qizdiring. Po'lat qoshiq, plastik tarozi, qalam va ajratgich kabi ba'zi narsalarni to'plang. Ushbu mahsulotlarning bir uchini issiq suvga botirib oling. Bir necha daqiqa kuting va so'ng bo'g'ilgan uchiga tegib, ushbu maqolalarni birma-bir chiqarib oling. Kuzatuvlaringizni jadvalga kiriting:
Maqola | dan yasalgan | Boshqa uchi qizib ketadimi Y/N? |
Chelik qoshiq | Metall | Y |
Bo'luvchi | Metall | Y |
Masshtab | Plastik | N |
Qalam | Yog'och | N |
Issiqlikning ular orqali osongina o'tishiga imkon beruvchi material issiqlik o'tkazgichlari hisoblanadi. Masalan, temir, po'lat, alyuminiy, mis. Issiqlikning osongina o'tishiga yo'l qo'ymaydigan materiallar plastik va yog'och kabi issiqlikni yomon o'tkazuvchilardir. Yomon o'tkazgichlar izolyatorlar deb nomlanadi.
Suv va havo issiqlikni yomon o'tkazuvchidir. Keyin, bu moddalarda issiqlik almashinuvi qanday sodir bo'ladi? Keling, bilib olaylik!
Tajriba 4: Qo'lingizni bir oz olov ustiga qo'ying. Ehtiyot bo'ling. Qo'llaringizni yonib ketmasligi uchun olovdan xavfsiz masofada saqlang.
Natija: Siz olovning issiqligini his qilasiz. Hozirgacha biz bir-biri bilan aloqa qilganda jismlar orasidagi issiqlik almashinuvini bilib oldik, unda qo'llarimizga tegmasdan olovning issiqligini his qilishiga nima sabab bo'ladi? Sababi: Suyuqliklar (suyuqlik va gazlar) molekulalari kinetik energiyaga ega va biz bilganimizdek, gazning kinetik energiyasi issiqlik energiyasiga yoki haroratga bog'liq. Olov bilan aloqada bo'lgan gaz molekulalari olovdan issiqlik energiyasini o'zlashtiradi, natijada gaz molekulalarining kinetik energiyasi ortadi, shuning uchun ular ko'tarilib, qo'lingizga tegadi. Qo'llar bu molekulalardan issiqlik energiyasini o'zlashtiradi va siz issiq his qilasiz.
Keling, suyuqlik holatida issiqlik almashinuvi qanday sodir bo'lishini ko'rib chiqaylik:
Tajriba 5: Stakanni oling va uni suv bilan to'ldiring va olov ustiga qo'ying.
Natija: Suv qizdirilganda olov yonidagi suv qiziydi. Issiq suv yuqoriga ko'tariladi, chunki suv molekulalari issiqlik energiyasini o'zlashtirganda kamroq zichroq bo'ladi. Yon tomondan sovuq suv issiqlik manbasiga qarab pastga tushadi. Bu suv ham qiziydi va ko'tariladi va yon tomondan suv pastga tushadi. Bu jarayon butun suv qizib ketguncha davom etadi.
Suyuqliklarning ommaviy harakati tufayli issiqlik uzatishning bu usuli konveksiya deb nomlanadi.
Misollar:
Quyoshga chiqqanimizda, biz issiq his qilamiz. Quyosh issiqligi bizga qanday etib boradi? U bizga o'tkazuvchanlik yoki konvektsiya orqali etib bora olmaydi, chunki er va quyosh o'rtasidagi bo'shliqning aksariyat qismida havo kabi vosita yo'q. Quyoshdan issiqlik bizga radiatsiya deb ataladigan boshqa jarayon orqali keladi. Radiatsiya orqali issiqlikni uzatish uchun hech qanday vosita kerak emas. Bu vosita mavjudmi yoki yo'qmi sodir bo'lishi mumkin.
Har bir jism issiqlik chiqaradi. Bizning tanamiz ham atrof-muhitga issiqlik beradi va radiatsiya orqali issiqlikni oladi. Bu issiqlik biror narsaga tushganda, uning bir qismi aks etadi, bir qismi so'riladi va bir qismi uzatilishi mumkin. Issiqlikning so'rilgan qismi tufayli ob'ektning harorati ortadi.
6-tajriba: ikkita bir xil metall idishni oling, biri qora, ikkinchisi oq. Har biriga teng miqdorda suv quying va ularni kunduzgi quyoshda taxminan bir soat qoldiring.
Natija: Ikkala idishdagi suv haroratini o'lchang. Qora idishdagi suvning harorati oq rangli idishdagidan ko'proq. Qora jismlar nurlanishni yaxshi yutadi, oq jismlar esa yomon yutuvchi yoki nurlanishni yaxshi qaytaruvchidir.
Misollar: