8 Сынып

1.Жылу құбылыстары.

1.Еске саламын: Механика денелердің бір-біріне қатысты орнын анықтауға мүмкіндік береді. Механикалық құбылыстарды сипаттау үшін әр дененің координаталары,жылдамдығы,массасы,өзара әрекеттесу күштері және т.б. жеке-жеке қарастырылады.Механикалық құбылыстардан кейінгі ең елеулі және танымал құбылыстар – жылу құбылыстар. Олар, денелерді қыздырумен н/се суытумен, яғни олардың температурасын өзгертумен байланысты.Бұл процестер денелердің кейбір қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.

Барлық денелер бір-бірімен тығыз емес, қандай да бір қашықтықта орналасқан заттың өте ұсақ бөлшектері болып табылатын атомдар мен молекулалардан тұрады. Атомдар мен молекулалар үздіксіз қозғалыста болады.Заттың атомдары мен молекулалары бір-бірімен тартылу және тебілу кұштері арқылы өзара әрекеттеседі.Заттың құрылысы мен қасиеттерін өзара байланыстыратын ең маңызды бөлімі болып табылатын молекулалық физиканың негізін құрайды.Молекулалық физика молекулалы-кинетикалық түсініктерден туындайды.

2.Ішкі энергия: Әлемді құрайтын бөлшектердің көзге көрінбейтін жылулық қозғалысы ешқашан, ешбір жағдайда тоқтамайды. Денелерді құрайтын бөлшектердің ретсіз ( хаостық) қозғалысын жылулық қозғалыс деп атайды. Молекулалардың ретсіз қозғалысын зерттеу нәтижесінде броундық қозғалыс ашылды.Сұйықтардағы немесе газдардағы микроскопиялық бөлшектердің үздіксіз бейберекет қозғалысын броундық қозғалыс деп атайды.Броундық қозғалыстың себебі неде? Р. Броун жаратылыстану саласында маңызды құбылысты 1827жылы ашса да, оның не себептен болатынын түсіндіре алмады. Бұл құбылыстын дұрыстығын және толық теориясын толық түсіндіріп 1905-1906 жылдары А.Эйнштейн мен М. Смолуховский жасады.

Броундық бөлшектер мен орта молекулаларының соқтығысы кезінде олардың бір-бірін теңгермеуі броундық қозғалыстың себебі болып табылады.Броундық бөлшек өзін қоршаған орта молекулаларымен соқтығысады.

Зат бөлшектерінің ретсіз қозғалысының келесі бір салдары – диффузия құбылысы. Диффузия құбылысы газдармен қоса сұйықтарда да, қатты денелерде де байқалады.Диффузия – бір заттың молекулалары немесе атомдарының екінші бір зат молекулалары немесе атомдарының арасына өтіп араласу құбылысы.

Температура жылу құбылыстармен тығыз байланысты. Температура – дененің жылулық күйін сипаттайтын физикалық шама. Жылудың берілуі нәтижесінде екі дененің бір-бірімен жылу (жылу энергиясының) алмасуын байқаймыз.Жылу алмасу – екі дене жанасқанда жылу берілу жолымен жылу энергиясының қаттырақ қыздырылған денеден азырақ қыздырылған денеге өту процесі.Жылуды қабылдайтын екінші денеге қарағанда жылу беретін дененің температурасы жоғары болады.Мұндай жүйенің көлемі,қысымы,температурасы сияқты параметрлерінде өзгерістер болуы мүмкін.Дененің температурасын термометрмен өлшейді.Температураны өлшеу үшін сынап,спирт сияқты термометрлік заттар қолданылады.Термометр – өзімен жылулық байланыста болатын дененің температурасын өлшеуге арналған құрал.Табиғаттағы ең төменгі шектік температура -273,15⁰С –қа тең.Ол температураның абсолют нөлі деп аталады. Цельсий шкаласы бойынша алынған t⁰(С) температура мен Кельвин шкаласы бойынша алынған термодинамикалық Т⁰(К) абсолют температураның арасындағы байланыс: Т=( t + 273)К t= (T – 273)⁰С. Абсолют температура молекулалардың жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясына тура пропорционал болады. Температура – газ молекулалары қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшемі.Температураның физикалық мәні осында.

Газдың молекулалары мен атомдары үздіксіз ретсіз қозғалыста болады және олардың арасындағы өзара әрекеттесу күштерінің шамасы өте аз. Сондықтан газдардың ішкі энергиясы дегенде, негізінен, оның бөлшектерінің жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясының қосындысын айтады.Сұйықтармен қатты денелердің молекулалары мен атомдары тербелмелі қозғалыс жасайды және өзара әрекеттеседі. Сондықтан сұйықтардың және қатты заттардың ішкі энергиясы деп дене бөлшектерінің кинетикалық әрі потенциалдық энергияларын деп түсінеміз. Дененің ішкі энергиясы деп денені құрайтын бөлшектердің ретсіз қозғалысының және өзара әрекеттесуінің энергиясын айтады.Дененің барлық молекулаларының жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясының қосындысын дененің ішкі энергиясы деп атайды.Дененің температурасы артқан сайын оның ішкі энергиясы да артады,өйткені молекуларлар қозғаласының орташа кинетикалық энергиясы артады.

3.Дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы өзгергенде,демек дененің температурасы өзгергенде оның ішкі энергиясы өзгереді.Зат температурасының өзгеруіне байланысты туындайтын процестер жылулық процестер деп аталады.Барлық жылулық процестер заттың ішкі энергиясының өзгеруіне байланысты өтеді.Ішкі энергияны басқа жолмен өзгертуге болады.Жүйенің ішкі энергиясын өзгертудің екі тәсілі бар: қоршаған денелермен жылу алмасу және механикалық жұмыс істеу ( үйкеліс,соққы,сығу). Денемен жұмыс істелмей немесе дененің өзі жұмыс істемей тұрғандағы ішкі энергияның өзгеру процесі жылу берілу деп аталады.

Жылу берілудің үш түрі бар: жылуөткізгіштік,конвекция ж/е сәуле шығару.

1.Ішкі энергияның дененің қызған бөлігінен салқын бөлігіне тікелей немесе аралық денелер арқылы берілу құбылысы жылуөткізгіштік деп аталады. Заттардың агрегаттық күйлеріне қарай (қатты,сұйық,газ тәрізді) жылуөткізгіштігі де түрліше болады,яғни ол зат молекулаларының өзара орналасуына тәуелді.Жылуөткізгіштік заттардағы энергияның алмасу сипатына тәуелді және дене бөлшектерінің орын ауыстыруына тәуелсіз болады.2.Конвекция дегеніміз сұйықтың немесе газдың ағыны арқылы энергияның тасымалдануы барысында жылу алмасу процесі.Қатты денелерде және вакуумде конвекция болмайды.3.Сәуле шығару (сәулелік жылу алмасу) деп электромагниттік толқындар көмегімен бір денеден екінші денеге энергияның берілу процесін айтамыз.Сәуле шығару энергиясының дененің ішкі энергиясына түрленуі жұтылу деп атайды.

Дене температурасы артқан сайын сәуле шығару қарқындылығы жоғары болады деген қорытынды шығады.Дененің беті қара түсті болса, ол – жақсы сәуле шығарғыш және жақсы жұтқыш.Энергияны жақсы жұтқыштар – сәулені жақсы шығарғыштар,ал сәулені нашар жұтқыштар – энергияны нашар бөлетіндер.

4.Жылу мөлшері: Ішкі эенргияны механикалық жұмыс істеу жолымен өзгертудің өлшемі жұмыс деп аталады.Жылу берілу кезінде ішкі энергияның өзгеруінің өлшемін жылу мөлшері деп атайды.

Қыздыру барысында судың t₁ ж/е t₂ температураларының айырымы неғұрлым жоғары болу үшін оған анағұрлым көп жылу мөлшерін беру қажет. Жылу мөлшері – физикалық шама және ол температураның t₁ - ден t₂ –ге дейінгі өзгерісіне пропорционал: Судың массасы неғұрлым көп болса,оны белгілі бір температуралар айырымына дейін қыздыру үшін соғұрлым көп жылу мөлшері қажет.Суды салқындату барысында да осылай. Демек, денені қыздыруға қажетті немесе оның сйығанда бөлетін жылу мөлшері сол дененің массасына пропорционал.Денеге қажетті жылу мөлшері оның қандай заттан жасалғанына да байланысты.Денені қыздыруға қажетті немесе ол суыңанда бөлінетін жылу мөлшері заттың тегіне, массасына және оның температурасының өзгеруіне тәуелді. Q (t₂ – t₁) ; Q m ; Q тегіне.

1г суды 1⁰С –та қыздыру үшін берілетін жылу мөлшерін калория деп атайды. 1 кал = 4,19 Дж

1 ккал = 4200Дж = 4.2 кДж

5.Массасы 1 кг заттың температурасын 1⁰С –қа өзгерту үшін қажет жылу мөлшерін көрсететін физикалық шаманы заттың меншікті жылусыйымдылығы деп атайды. Меншікті жылусыйымдылығы 1 кг затты 1⁰ С-қа қыздырғанда немесе салқындатқанда оның ішкі энергиясының қандай шамаға өзгеретінін көрсетеді.Заттың меншікті жылусыйымдылығы оның әр түрлі агрегаттық ( қатты, сұйық,газ тәрізді) күйлерінде әр түрлі болып келеді.

Ережесі: Денені қыздыру кезінде берілген немесе салқындағанда одан бөлінетін жылу мөлшерін есептеу үшін заттың меншікті жылусыйымдылығын дененің массасына және жоғарғы температурасы мен төменгі температураларының айырымына көбейту керек.

Q= cm ( t₂ – t₁) ; c= Q/m t₂ – t₁ ( Дж/кг* ⁰С) с – меншікті жылусыйымдылық.

6.Массасы 1 кг отын толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшерін көрсететін физикалық шаманы отынның меншікті жану жылуы деп атайды. Кез келген массасы m отын толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшерін есептеу үшін q меншікті жану жылуын жанған отынның массасына көбейту керек. Q= qm q ( Дж/кг)

7.Механикалық құбылыстарда дененің кинетикалық энергиясы потенциалдық энергияға және керісінше ауысуы мүмкін.Сыртқы күштер әрекет етпейтін және үйкеліс күші жоқ денелер жүйесі тұйықталған немесе оқшауланған деп аталады. Жұмыс дегеніміз – потенциалдық энергиядан кинетикалық энергияға және керісінше ауысып отыратын механикалық энергияның өлшемі.Үйкеліс күші әрекет етпейтін оқшаланған денелер жүйесінің толық механикалық энергиясы өзгеріссіз қалады.Механикалық энергияның ішкі эенргияға және кері айналуының өлшемі – жұмыс. Жылу алмасудағы энергия берудің өлшемі жылу мөлшері болып табылады.Қоршаған ортамен жылу алмасу болмаса, жылу мөлшері бір денеден екінші денеге өткенде сақталады. Механикалық энергия мен ішкі энергияның қосындысын денелер жүйесінің толық энергиясы деп атайды. Е = W + U= E_к + E_п + U

Тұйықталған және жылулық оқшаланған денелер жүйесінің толық энергиясы осы жүйеде болатын кез келген өзгерістер кезінде сақталады.( бұл энергияның сақталу және айналу зағы.)

8.Зат үш күйде болады:қатты,сұйық және газ тәрізді.Бұл күйлерді агрегаттық күйлері деп атайды.Заттың молекулалары қатты,сұйық және газ тәрізді күйлерде бірдей болады.Заттың әр түрлі күйлері молекулалардың орналасуымен,қозғалыс сипатымен және өзара әрекеттесуімен ғана анықталады. Заттың қатты күйден сұйық күйге айналу процесі балқу деп аталады. Заттың балқу кезіндегі температурасын заттың балқу температурасы деп атайды.

Заттың сұйық күйден қатты күйге айналу процесін қатаю н/се кристалдану дейді.

Зат қай температурада балқыса, сол температура қатаяды. Қатаю (кристалдану) балқу тәрізді тұрақты температурада өтеді. Q = cm ( t_бал – t₁ )

1 кгкристал затты балқу температурасында сұйыққа айналдыру үшін жұмсалатын жылу мөлшерін осы заттың меншікті балқу жылуы деп атайды. Q = ( Дж/кг)

Кристалл зат сұйыққа толық айналған соң оған енді берілетін энергия алынған сұйықты t_бал температурасынан қандай да бір t₂ температурасына дейін қыздырады.Бұған қажетті жылу мөлшері: Q₂ = c₂ m ( t₂ – t_бал )

9.Сұйықтың буға айналу құбылысы булану деп аталады. Сұйықтың бетінде жүретін булану кебу деп аталады. Булану жылуды жұтумен қатар жүреді. Будың сұйыққа айналу құбылысы конденсация деп аталады. Кебу жылдамдығы сұйықтың тегіне байланысты болады. Сұйықтың температурасы неғұрлым жоғары болса, булану соғұрлым тезірек жүреді.Сұйықтың булануы мен конденсациялануы қатар жүретіндіктен, жабық ыдыстағы сұйықтың массасы өзгермейді.Егер сұйық жабық ыдыста орналасса, онда оның булануы басқаша сипат алады.Сұйықтың бетінде бу молекулаларының концентрациясы артады. Бірақ сұйықтан ұшып кеткен бөлшектердің саны неғұрлым көп болса, сұйыққа қайта оралатындарының саны да соғұрлым көбейеді. Бұл күй бу мен сұйықтың динамикалық тепе-теңдігі деп аталады.

Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болатын буды қаныққан бу деп атайды. Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болмайтын, яғни қанығуға жетпеген буды қанықпаған бу деп атайды. Басқаша айтқанда,булану конденсациядан басым болғанда сұйықтың бетіндегі бу қанықпаған болады.Қанықпаған будың тығыздығы қаныққан будың тығыздығынан кем болады.

10.Ауаның ылғалдылығы: Ауадағы су буы р қысымының берілген температурадағы р_к қаныққан бу қысымына қатынасының пайызбен өрнектелетін шамасын ауаның салыстырмалы ылғалдылығы деп атайды. 100% ; 100 %

Бу (газ ) қаныққан күйге өтіп конденсацияланған ( шық пайда болған) және салыстырмалы ылғалдылығы 100 % -ға тең болған кездегі температураны шық нүктесі деп атайды. Ауаның ылғалдылығын жылдам анықтау үшін көбіне психрометрлерді қолданады.

11. Қайнау: Сұйықтың барлық көлемінде жүретін булануды қайнау деп атайды.Бұл процесте қаныққан буға толы көпіршіктер түзіледі. Қайнау қаныққан будың қысымы сыртқы қысымға теңесетін температурада жүзеге асады.Қайнау сұйықтың қаныққан буының қысымы атмосфералық қысымға тең н/се одан сәл жоғары болатын температурада жүреді. Қайнау кезінде сұйықтың температурасы өзгермейді. Сұйық қайнайтын температураны қайнау температурасы деп атайды. Заттардың булануға қабілеттілігі меншікті булану жылуымен сипатталады. Меншікті булану жылуы ( r ) деп сұйықтың бірлік массасын қайнау температурасында буға айналдыруға қажетті жылуды айтады. Q = r m r-( ДЖ/кг )