სურათი ყველასთვის ნაცნობია: ცეცხლზე დადებულ ღუმელზე წყლის ქვაბი დგას. სიცივისგან წყალი თანდათან ცხელდება, ამიტომ მის ზედაპირზე პირველი ბუშტები ჩნდება და მალე ეს ყველაფერი ხალისიანად დუღს. რა არის წყლის აორთქლების სითბო? ზოგიერთ ჩვენგანს სკოლის სასწავლო გეგმიდან ახსოვს, რომ ბუნებრივი ატმოსფერული წნევის დროს წყლის ტემპერატურა არ შეიძლება აღემატებოდეს 100 °C-ს. ვისაც არ ახსოვს ან არ სჯერა, შეუძლია გამოიყენოს შესაბამისი თერმომეტრი და დარწმუნდეს უსაფრთხოების ზომების დაცვით.
მაგრამ როგორ შეიძლება ეს იყოს? ცეცხლი ხომ ისევ ანთებს ტაფის ქვეშ, ენერგიას აძლევს სითხეს და სად მიდის თუ წყალს არ აცხელებს? პასუხი: ენერგია გამოიყენება წყლის ორთქლად გადაქცევისთვის.
სად მიდის ენერგია
ჩვეულებრივ ცხოვრებაში ჩვენ მიჩვეული ვართ ჩვენს გარშემო არსებული მატერიის სამ მდგომარეობას: მყარი, თხევადი და აირები. მყარ მდგომარეობაში მოლეკულები მყარად ფიქსირდება ბროლის ბადეში. მაგრამ ეს არ ნიშნავს მათ სრულ უმოძრაობას, ნებისმიერ ტემპერატურაზე, სანამ ის მინიმუმ გრადუსით მაღალია -273 ° C-ზე (ეს არის აბსოლუტური ნული), მოლეკულები ვიბრირებენ. უფრო მეტიც, ვიბრაციის ამპლიტუდა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. როდესაც გაცხელდება, ენერგია გადადისნივთიერების ნაწილაკები და ეს ქაოტური მოძრაობები უფრო ინტენსიური ხდება, შემდეგ კი გარკვეულ მომენტში აღწევს ისეთ ძალას, რომ მოლეკულები ტოვებენ გისოსის ბუდეებს - ნივთიერება იქცევა თხევად.
თხევად მდგომარეობაში მოლეკულები ერთმანეთთან მჭიდროდ არიან დაკავშირებული მიზიდულობის ძალით, თუმცა ისინი არ ფიქსირდება სივრცის გარკვეულ წერტილში. ნივთიერების მიერ სითბოს შემდგომი დაგროვებით, მოლეკულების ნაწილის ქაოტური ვიბრაციები იმდენად დიდი ხდება, რომ მოლეკულების ერთმანეთისადმი მიზიდულობის ძალა გადალახულია და ისინი შორდებიან. ნივთიერების ტემპერატურა წყვეტს მატებას, მთელი ენერგია ახლა გადადის ნაწილაკების მომდევნო და მომდევნო პარტიებზე და ასე, ნაბიჯ-ნაბიჯ ტაფიდან მთელი წყალი ორთქლის სახით ავსებს სამზარეულოს.
თითოეულ ნივთიერებას სჭირდება გარკვეული რაოდენობის ენერგია ამ პროცესის განსახორციელებლად. წყლის აორთქლების სითბო, ისევე როგორც სხვა სითხეები, სასრულია და აქვს სპეციფიკური მნიშვნელობები.
რა ერთეულებით იზომება
ნებისმიერი ენერგია (თუნდაც მოძრაობა, სითბოც კი) იზომება ჯოულებში. ჯული (J) ცნობილი მეცნიერის ჯეიმს ჯოულის საპატივცემულოდ დაარქვეს. რიცხობრივად, 1 J ენერგიის მიღება შეიძლება, თუ სხეულს 1 მეტრის მანძილზე 1 ნიუტონის ძალით უბიძგებს.
ადრე, სითბოს გასაზომად, ისინი იყენებდნენ კონცეფციას, როგორიცაა "კალორია". ითვლებოდა, რომ სითბო ისეთი ფიზიკური ნივთიერებაა, რომელსაც შეუძლია ნებისმიერ სხეულში შემოდინება ან გარეთ. რაც უფრო მეტად „გაჟონავს“ფიზიკურ სხეულში, მით უფრო ცხელია. ძველ სახელმძღვანელოებში მაინც შეგიძლიათ იპოვოთ ეს ფიზიკური რაოდენობა. მაგრამ მისი ჯოულებად გადაქცევა არ არის რთული, საკმარისია 4-ზე გამრავლება,19.
სითხეების აირებად გადაქცევისთვის საჭირო ენერგიას აორთქლების სპეციფიკური სითბო ეწოდება. მაგრამ როგორ გამოვთვალოთ იგი? ერთია წყლის საცდელი მილის ორთქლად გადაქცევა და მეორეა უზარმაზარი გემის ორთქლის ძრავის ავზის გადაქცევა.
ამიტომ, მაგალითად, H2O-სთვის, სითბოს ინჟინერიაში ისინი მუშაობენ "წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბოს" კონცეფციით (J / კგ - საზომი ერთეული). და საკვანძო სიტყვა აქ არის "სპეციფიკური". ითვლება ენერგიის რაოდენობა, რომელიც აუცილებელია 1 კგ თხევადი ნივთიერების ორთქლად გადაქცევისთვის.
მნიშვნელობა მითითებულია ლათინური ასო L-ით. მნიშვნელობა იზომება ჯოულებში 1 კგ-ზე.
რამდენ ენერგიას მოითხოვს წყალი
წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო იზომება შემდეგნაირად: N-ის რაოდენობა შეედინება კონტეინერში, მიიყვანება ადუღებამდე. ლიტრი წყლის აორთქლებაზე დახარჯული ენერგია იქნება სასურველი მნიშვნელობა.
გაზომეს, თუ რა არის წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო, მეცნიერები ოდნავ გაოცდნენ. გაზად გადაქცევისთვის წყალს მეტი ენერგია სჭირდება, ვიდრე დედამიწაზე გავრცელებული ყველა სითხე: სპირტების მთელი ხაზი, თხევადი აირები და კიდევ უფრო მეტი, ვიდრე ლითონები, როგორიცაა ვერცხლისწყალი და ტყვია.
ასე რომ, წყლის აორთქლების სითბო აღმოჩნდა 2,26 მჯ/კგ. შედარებისთვის:
- ვერცხლისწყალზე - 0,282 მჯ/კგ;
- ტყვიას აქვს 0,855 მჯ/კგ.
რა მოხდება, თუ პირიქითაა?
რა მოხდება, თუ თქვენ შეცვლით პროცესს, გააკეთებთ სითხის კონდენსაციას? არაფერი განსაკუთრებული, არის ენერგიის შენარჩუნების კანონის დადასტურება: კონდენსაციისასკილოგრამი სითხის ორთქლიდან ზუსტად იმდენივე სითბო გამოიყოფა, რამდენიც სჭირდება მის ორთქლად გადაქცევას. ამიტომ, ტერმინი „აორთქლებისა და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო“უფრო ხშირად გვხვდება საცნობარო ცხრილებში.
სხვათა შორის, ის ფაქტი, რომ სითბო შეიწოვება აორთქლებისას, წარმატებით გამოიყენება საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო ტექნიკაში ხელოვნური სიცივის შესაქმნელად.
