İstilik anlayışı ətrafımızdakı fiziki aləmi dərk etməkdə əsas rol oynayır. Bu dərsdə istiliyin nə olduğunu, onun ölçülməsini və maddəyə təsirini araşdıracağıq. İstiliyin kəmiyyətini onun tərifi, ölçü vahidləri, xüsusi istilik tutumu və istilik ötürülməsinin hesablanmasında tətbiqi kontekstində başa düşmək olar.
İstilik müxtəlif temperaturlu sistemlər və ya obyektlər arasında ötürülən enerji formasıdır. Bu enerji ötürülməsi istilik tarazlığı əldə olunana qədər daha isti obyektdən daha soyuq olana baş verir. İstilik ötürülməsi üç yolla baş verə bilər: keçiricilik, konveksiya və radiasiya.
Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (SI) istilik vahidi jouldur (J). Tarixən istilik kalorilərlə (kal) ölçülürdü, burada 1 kalori atmosfer təzyiqində 1 qram suyun temperaturunu 1°C artırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarı kimi müəyyən edilir. Joul və kalori arasındakı əlaqə aşağıdakı kimi verilir: \( 1\, \textrm{kal} = 4.184\, \textrm{J} \) Britaniya sistemində istilik enerjisinin başqa bir ümumi vahidi Britaniya İstilik Birimidir (BTU), 1 BTU, 1 funt suyun temperaturunu 1 ° F artırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarıdır.
Xüsusi istilik tutumu ( \(c\) ) maddənin 1 kiloqramının temperaturunu 1 Kelvin (K) və ya 1°C dəyişmək üçün tələb olunan istilik miqdarını təyin edən bir maddənin xüsusiyyətidir. Kiloqram Kelvin ( \(J/(kg\cdot K)\) ) üçün joul ilə ifadə edilir. Xüsusi istilik tutumundan istifadə edərək istiliyin kəmiyyətini ( \(Q\) ) hesablamaq üçün düstur belədir: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) burada: - \(Q\) istilik kəmiyyətidir. joul, - \(m\) maddənin kiloqramla çəkisi, - \(c\) maddənin xüsusi istilik tutumu və - \(\Delta T\) Kelvin və ya °C-də temperaturun dəyişməsidir. .
İstilik ötürülməsinin hesablanması müxtəlif elmi və mühəndislik sahələrində, o cümlədən hava şəraitini başa düşmək, istilik və soyutma sistemlərinin layihələndirilməsi və maddələrin fiziki dəyişikliklərini izah etmək üçün çox vacibdir. İstiliyin miqdarını necə hesablayacağınızı göstərmək üçün bir nümunə araşdıraq:
Misal: 2 kq suyun temperaturunu 20°C-dən 50°C-yə qaldırmaq üçün tələb olunan istilik miqdarını hesablayın. Suyun xüsusi istilik tutumu \(4184 J/(kg\cdot K)\) təşkil edir.
İstiliyin kəmiyyəti üçün düsturdan istifadə edirik: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) Verilmiş qiymətləri əvəz etməklə: \( Q = 2\, \textrm{Kiloqram} \cdot 4184\, \textrm{J/(kq}\cdot \textrm{K)} \cdot (50 - 20)\, \textrm{°C} \) \(Q\) dəyərinin hesablanması bizə tələb olunan istilik miqdarını verəcəkdir.
Eksperimentlər istilik anlayışını və onun müxtəlif maddələrə təsirini başa düşmək üçün praktik üsuldur. İstilik ötürülməsi və xüsusi istilik tutumu anlayışını göstərən iki sadə təcrübə:
Təcrübə 1: Suda temperaturun dəyişməsinin ölçülməsi
Bu təcrübə məlum miqdarda suyun qızdırılmasını və temperaturun dəyişməsinin ölçülməsini nəzərdə tutur. Suya məlum miqdarda enerji vermək üçün elektrik qızdırıcısından istifadə etməklə, tələbələr əvvəllər verilmiş düsturdan istifadə edərək temperatur artımını ölçə və suyun xüsusi istilik tutumunu hesablaya bilərlər.
Təcrübə 2: İstilik absorbsiyasının müqayisəsi
Bu təcrübədə su və yağ kimi müxtəlif maddələrin bərabər kütlələri eyni şəraitdə yerləşdirilir və eyni müddət ərzində qızdırılır. Şagirdlər hər bir maddənin temperatur dəyişməsini ölçməklə istilik udma fərqlərini müşahidə edə və onu xüsusi istilik tutumu anlayışı ilə əlaqələndirə bilərlər.
İstiliyin miqdarı fiziki dünyada enerji ötürülməsini başa düşmək üçün vacib bir aspektdir. İstiliyin, ölçü vahidlərinin və xüsusi istilik tutumunun tərifi vasitəsilə biz müxtəlif proseslərdə və sistemlərdə istilik ötürülməsini kəmiyyətcə hesablaya və hesablaya bilərik. Təcrübələrin aparılması istiliyin müxtəlif maddələrə necə təsir etdiyi barədə praktiki təsəvvür yaradır və bu dərsdə əhatə olunan nəzəri anlayışları möhkəmləndirməyə kömək edir.
