Дулааны тухай ойлголт нь бидний эргэн тойрон дахь физик ертөнцийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ хичээлээр бид дулаан гэж юу болох, түүний хэмжилт, матерт үзүүлэх нөлөөг судлах болно. Дулааны хэмжигдэхүүнийг түүний тодорхойлолт, хэмжлийн нэгж, дулааны хувийн багтаамж, дулаан дамжуулалтыг тооцоолоход ашиглахтай уялдуулан ойлгож болно.
Дулаан нь өөр өөр температуртай систем эсвэл объектуудын хооронд дамждаг энергийн нэг хэлбэр юм. Энэхүү энергийн шилжилт нь дулааны тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл халуунаас хүйтэн объект руу явагддаг. Дулаан дамжуулалт нь дамжуулалт, конвекц, цацраг туяа гэсэн гурван аргаар явагдана.
Олон улсын нэгжийн систем (SI) дахь дулааны нэгж нь жоуль (J) юм. Түүхэнд дулааныг калориор (калори) хэмждэг байсан бөгөөд 1 калори нь атмосферийн даралтад 1 грамм усны температурыг 1 хэмээр нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээ юм. Жоуль ба калорийн хоорондын хамаарлыг дараах байдлаар илэрхийлнэ: \( 1\, \textrm{кал} = 4.184\, \textrm{Ж} \) Британийн системийн дулааны энергийн өөр нэг нийтлэг нэгж бол Британийн дулааны нэгж (BTU) юм. 1 BTU нь 1 фунт усны температурыг 1 ° F-ээр нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээ юм.
Тусгай дулаан багтаамж ( \(c\) ) нь 1 кг бодисын температурыг 1 Келвин (К) буюу 1 ° C-аар өөрчлөхөд шаардагдах дулааны хэмжээг тодорхойлдог бодисын шинж чанар юм. Энэ нь кг Келвин ( \(J/(kg\cdot K)\) ) -д ноогдох жоульоор илэрхийлэгдэнэ. Хувийн дулаан багтаамжийг ашиглан дулааны хэмжээг ( \(Q\) ) тооцоолох томъёо нь: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) Үүнд: - \(Q\) нь дулааны хэмжигдэхүүн юм. жоуль, - \(m\) нь килограмм дахь бодисын масс, - \(c\) нь бодисын хувийн дулаан багтаамж, - \(\Delta T\) нь Кельвин буюу °С дахь температурын өөрчлөлт юм. .
Дулаан дамжуулалтыг тооцоолох нь цаг агаарын төлөв байдлыг ойлгох, халаалт, хөргөлтийн системийг зохион бүтээх, бодисын физик өөрчлөлтийг тайлбарлах зэрэг шинжлэх ухаан, инженерийн янз бүрийн салбарт маш чухал юм. Дулааны хэмжээг хэрхэн тооцоолох жишээг авч үзье.
Жишээ: 2 кг усны температурыг 20 хэмээс 50 хэм хүртэл нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээг тооцоол. Усны хувийн дулаан багтаамж нь \(4184 J/(kg\cdot K)\) .
Бид дулааны хэмжээг тодорхойлох томъёог ашиглана: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) Өгөгдсөн утгыг орлуулж: \( Q = 2\, \textrm{кг} \cdot 4184\, \textrm{Ж/(кг}\cdot \textrm{K)} \cdot (50 - 20)\, \textrm{°C} \) \(Q\) ийн утгыг тооцоолоход бидэнд шаардагдах дулааны хэмжээг гаргана.
Туршилтууд нь дулааны тухай ойлголт, түүний янз бүрийн бодисуудад үзүүлэх нөлөөг ойлгох практик арга юм. Дулаан дамжуулалт ба хувийн дулаан багтаамжийн тухай ойлголтыг харуулсан хоёр энгийн туршилт энд байна.
Туршилт 1: Усны температурын өөрчлөлтийг хэмжих
Энэхүү туршилт нь тодорхой хэмжээний усыг халааж, температурын өөрчлөлтийг хэмжихэд оршино. Оюутнууд цахилгаан халаагуур ашиглан тодорхой хэмжээний эрчим хүчийг усанд нийлүүлснээр температурын өсөлтийг хэмжиж, усны хувийн дулаан багтаамжийг өмнө нь өгсөн томъёогоор тооцоолж болно.
Туршилт 2: Дулаан шингээлтийг харьцуулах
Энэ туршилтанд ус, тос зэрэг янз бүрийн бодисуудын ижил массыг ижил нөхцөлд байрлуулж, ижил хугацаанд халаана. Бодис бүрийн температурын өөрчлөлтийг хэмжих замаар оюутнууд дулаан шингээлтийн ялгааг ажиглаж, дулааны хувийн багтаамжийн тухай ойлголттой холбож болно.
Дулааны хэмжээ нь физик ертөнц дэх энергийн дамжуулалтыг ойлгох чухал тал юм. Дулааны тодорхойлолт, хэмжилтийн нэгж, дулааны хувийн багтаамжийн тусламжтайгаар бид янз бүрийн процесс, систем дэх дулаан дамжуулалтыг тооцоолох, тооцоолох боломжтой. Туршилт хийх нь дулаан нь янз бүрийн бодисуудад хэрхэн нөлөөлдөг талаар практик ойлголтыг өгч, энэ хичээлд хамрагдсан онолын үзэл баримтлалыг бэхжүүлэхэд тусалдаг.
