Бәріне сурет таныс: от үстіндегі пеште су құйылған қазан. Суық су бірте-бірте қызады, сондықтан оның бетінде алғашқы көпіршіктер пайда болады және көп ұзамай оның бәрі көңілді қайнады. Судың булану жылуы неге тең? Кейбіреулеріміз мектеп бағдарламасынан табиғи атмосфералық қысымдағы судың температурасы 100 ° C-тан аспайтынын есте ұстаймыз. Ал есінде жоқ немесе сенбейтіндер тиісті термометрді пайдаланып, қауіпсіздік шараларын сақтай отырып, көз жеткізе алады.
Бірақ бұл қалай болуы мүмкін? Өйткені, табаның астында от әлі жанып тұр, ол өз энергиясын сұйықтыққа береді, ал суды қыздырмаса қайда барады? Жауап: Суды буға айналдыру үшін энергия жұмсалады.
Энергия қайда кетеді
Қарапайым өмірде біз қоршаған материяның үш күйіне үйренгенбіз: қатты, сұйық және газдар. Қатты күйде молекулалар кристалдық торда қатты бекітіледі. Бірақ бұл олардың толық қозғалмайтындығын білдірмейді, кез келген температурада, егер ол кем дегенде -273 ° C-тан жоғары болса (бұл абсолютті нөл), молекулалар дірілдейді. Сонымен қатар, діріл амплитудасы температураға байланысты. Қыздырған кезде энергия тасымалданадызаттың бөлшектері және бұл ретсіз қозғалыстар күшейе түседі, содан кейін белгілі бір сәтте молекулалар тордың ұяларынан шығып кететін күшке жетеді - зат сұйықтыққа айналады.
Сұйық күйде молекулалар кеңістікте белгілі бір нүктеде бекітілмегенімен, тартылу күшімен бір-бірімен тығыз байланысты. Затпен жылуды одан әрі жинақтағанда, молекулалардың бір бөлігінің ретсіз тербелістері соншалықты, молекулалардың бір-біріне тартылу күші жойылып, олар бір-бірінен ұшып кетеді. Заттың температурасы көтерілуді тоқтатады, барлық энергия енді бөлшектердің келесі және келесі партияларына ауысады, осылайша, табандағы барлық су біртіндеп асүйді бу түрінде толтырады.
Бұл процесті жүзеге асыру үшін әрбір зат белгілі бір энергияны қажет етеді. Судың булану жылуы, басқа сұйықтықтар сияқты, шекті және белгілі мәндерге ие.
Қандай бірліктермен өлшенеді
Кез келген энергия (тіпті қозғалыс, тіпті жылу) джоульмен өлшенеді. Джоуль (Дж) атақты ғалым Джеймс Джоульдің атымен аталған. Егер белгілі бір денені 1 метр қашықтықта 1 Ньютон күшпен итерсе, сандық түрде 1 Дж энергия алуға болады.
Бұрын жылуды өлшеу үшін олар «калория» сияқты ұғымды пайдаланған. Жылу кез келген дененің ішіне немесе одан ағып кетуі мүмкін физикалық зат деп есептелді. Физикалық денеге қаншалықты «ағып кетсе», соғұрлым ыстық болады. Ескі оқулықтарда бұл физикалық шаманы әлі де табуға болады. Бірақ оны джоульге айналдыру қиын емес, 4-ке көбейту жеткілікті,19.
Сұйықтарды газға айналдыру үшін қажет энергияны меншікті булану жылуы деп атайды. Бірақ оны қалай есептеу керек? Су бар пробирканы буға айналдыру бір бөлек, ал кеменің бу қозғалтқышының үлкен цистернасын айналдыру бір бөлек.
Сондықтан, мысалы, H2O үшін жылу техникасында олар «судың булануының меншікті жылуы» (Дж/кг – өлшем бірлігі) ұғымымен жұмыс істейді.). Ал мұндағы негізгі сөз – «спецификалық». Ол 1 кг сұйық затты буға айналдыру үшін қажетті энергия мөлшері деп есептеледі.
Мән латын L әрпімен көрсетілген. Мән 1 кг үшін джоульмен өлшенеді.
Суға қанша энергия қажет
Судың меншікті булану жылуы былай өлшенеді: N мөлшері ыдысқа құйылады, қайнатылады. Бір литр суды булануға жұмсалған энергия қажетті мән болады.
Судың булануының меншікті жылуының қандай екенін өлшей отырып, ғалымдар сәл таң қалды. Газға айналу үшін су жердегі барлық сұйықтықтардан көбірек энергияны қажет етеді: спирттер, сұйытылған газдар, тіпті сынап пен қорғасын сияқты металдардан да көп.
Сонымен судың булану жылуы 2,26 мДж/кг болып шықты. Салыстыру үшін:
- сынап үшін - 0,282 мДж/кг;
- қорғасын 0,855 мДж/кг.
Егер керісінше болса ше?
Процесті кері айналдырсаңыз, сұйықтықты конденсация етсеңіз не болады? Ерекше ештеңе жоқ, энергияның сақталу заңын растау бар: конденсациялау кезіндеБудан бір килограмм сұйықтықты қайтадан буға айналдыру үшін қажет мөлшердегі жылу мөлшері бөлінеді. Сондықтан «булану мен конденсацияның меншікті жылуы» термині анықтамалық кестелерде жиі кездеседі.
Айтпақшы, булану кезінде жылу жұтылатыны тұрмыстық және өнеркәсіптік құрылғыларда жасанды суықты жасау үшін сәтті қолданылады.
