Бүх физик объектуудаас бүрддэг бодис нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой олон төрлийн дулааны шинж чанарыг харуулдаг. Температур, дулаан, дулааны тэлэлт гэх мэт эдгээр шинж чанарууд нь энерги дамжуулах зарчмууд болон физикийн хуулиудад захирагддаг.
Температур нь бодис дахь бөөмсийн дундаж кинетик энергийн хэмжүүр бөгөөд ихэвчлэн Цельсийн градус (°C), Фаренгейт (°F), Кельвин (K) хэмээр хэмжигддэг. Харин дулаан нь температурын зөрүүгээс болж хоёр объект буюу системийн хооронд эрчим хүч дамжуулах хэлбэр юм. Олон улсын нэгжийн систем (SI) дахь дулааны нэгж нь жоуль (J) юм. Дулаан ( \(Q\) ), масс ( \(m\) ), хувийн дулаан багтаамж ( \(c\) ) ба температурын өөрчлөлт ( \(\Delta T\) ) хоорондын хамаарлыг тэгшитгэлээр тодорхойлно. \(Q = mc\Delta T\) Хувийн дулаан багтаамж нь нэг килограмм бодисын температурыг Цельсийн нэг градусаар өөрчлөхөд шаардагдах дулааны энергийн хэмжээг илэрхийлдэг.
Материалыг халаах үед тэдгээр нь ихэвчлэн өргөжиж байдаг. Энэ үзэгдлийг дулааны тэлэлт гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хатуу, шингэн, хийд ажиглагдаж болно. Температурын өсөлт нь тоосонцоруудын кинетик энергийг нэмэгдүүлж, тэдгээрийг хооронд нь шилжүүлэхэд хүргэдэг тул дулааны тэлэлт үүсдэг. Дулааны тэлэлтийн хэмжээг хатуу биетүүдийн хувьд шугаман тэлэлтийн коэффициентээр ( \(\alpha\) ) тодорхойлж болох бөгөөд энэ нь нэгж урт ( \( \(L\) \(\Delta L\) ) харуулдаг. ) температурын нэг градусын өөрчлөлт ( \(\Delta T\) ): \(\Delta L = \alpha L \Delta T\) Шингэн ба хийн хувьд эзлэхүүний тэлэлт нь шугаман тэлэлтээс илүү хамааралтай бөгөөд үүнийг коэффициентээр тодорхойлдог. эзэлхүүний тэлэлт.
Фазын өөрчлөлт гэдэг нь бодисын хатуу, шингэн, хийн фазын хоорондох өөрчлөлт бөгөөд температурыг өөрчлөхгүйгээр энергийг шингээх буюу ялгаруулдаг. Фазын өөрчлөлтийн үндсэн төрлүүд нь хайлах, хөлдөх, уурших, конденсацлах, сублимация, тунадасжилт орно. Фазын өөрчлөлттэй холбоотой дулааныг далд дулаан гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, температурыг өөрчлөхгүйгээр 1 кг мөсийг ус болгон хувиргахад шаардагдах энергийг хайлуулах далд дулаан ( \(L f\) ) гэж нэрлэдэг бол 1 кг усыг температурын өөрчлөлтгүйгээр уур болгон хувиргахад шаардагдах энергийг гэнэ. ууршилтын далд дулаан ( \(Lv\) ): \(Q = mL_f\) хайлуулах буюу хөлдөөх, \(Q = mL_v\) нь ууршилт буюу конденсац.
Дулааны энергийг дамжуулалт, конвекц, цацраг туяагаар дамжуулан бодисоор дамжуулж болно. Дамжуулалт гэдэг нь бие биетэйгээ шууд харьцдаг бодисуудын хооронд дулаан дамжуулах явдал юм. Материалын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ( \(k\) ) нь түүний дулаан дамжуулах чадварыг илэрхийлдэг. Дулаан дамжилтын Фурьегийн хууль нь дулаан дамжуулах хурд ( \(Q/t\) ), дулаан дамжуулалт ( \(k\) ), талбай ( \(A\) ), температурын градиент ( \(\Delta T/L\) хоорондын хамаарлыг харуулдаг. \(\Delta T/L\) ), материалын зузаан ( \(L\) ): \(Q/t = kA(\Delta T/L)\) Шингэн (шингэн эсвэл хий)-ийн хөдөлгөөнөөр дулаан дамжуулахыг конвекц гэнэ. ) температурын зөрүүгээс үүдэлтэй. Энэ нь шингэний их хэмжээний хөдөлгөөнийг хамардаг. Цацрага гэдэг нь цахилгаан соронзон долгионоор энерги дамжуулах бөгөөд тархах орчин шаардлагагүй. Бүх объектууд дулааны цацраг ялгаруулдаг бөгөөд ялгаруулж буй цацрагийн хэмжээ нь Стефан-Больцманы хуулиар тодорхойлогдсоны дагуу тухайн объектын температурын дөрөв дэх хүчийг нэмэгдүүлнэ: \(P = \sigma AT^4\) энд \(P\) ялгарах хүч, \(\sigma\) нь Стефан-Больцманы тогтмол, \(A\) нь гадаргуугийн талбай, \(T\) нь Келвин дэх температур юм.
Ус нь өөрийн дулааны багтаамж, 4°С-ийн температуртай холбоотой өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Усны дулааны хувийн багтаамж нь мэдэгдэхүйц өндөр тул температурыг нэмэгдүүлэхийн тулд маш их дулааны энерги шаардагддаг бөгөөд энэ нь экосистемд дулааны буфер болох үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэмж дурдахад ус хамгийн их нягтралдаа 4 хэмд хүрдэг; энэ температураас доош хөргөхөд энэ нь өргөсдөг. Энэхүү хэвийн бус тэлэлт нь хүйтэн цаг агаарт усны амьтдын оршин тогтноход маш чухал бөгөөд учир нь усны биетийн гадаргуу дээр мөс үүсч, доорхи усыг тусгаарладаг.
Бодисын дулааны шинж чанарууд нь өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлд өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг. Жишээлбэл, гүүр, төмөр замын зураг төслийг боловсруулахдаа температурын өөрчлөлтөөр тэлэх, агших боломжийг бүрдүүлэхийн тулд дулааны тэлэлтийг авч үздэг. Усны өндөр хувийн дулаан багтаамж нь түүнийг үйлдвэрлэлийн процесс, цахилгаан станцуудад маш сайн хөргөгч болгодог.
Усны тодорхой дулааны багтаамжийг харуулах туршилтанд халаагуур нь тодорхой хэмжээний энергийг хэмжсэн хэмжээний ус руу шилжүүлэхэд ашиглагддаг. Температурын өөрчлөлтийг ажигласнаар оюутнууд \(Q = mc\Delta T\) томъёог ашиглан усны хувийн дулааны багтаамжийг тооцоолж болно.
Өөр нэг нийтлэг жагсаал бол устай колбонд бөмбөлөг байрлуулах явдал юм. Ус халж, уур болж хувирах үед усны уур агаарыг түлхэж байгаагаас болж бөмбөлөг хөөрдөг. Энэ нь хий болж хувирах үед ус өргөжиж байгааг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь бодисын дулааны тэлэлтийн харагдах нөлөө юм.
Бодисын дулааны шинж чанарыг ойлгох нь бидний үндсэн физикийн талаарх ойлголтыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй олон төрлийн практик сорилтуудын шийдлийг боловсруулах чадварыг баяжуулдаг.
