სითბოუნარიანობა არის უნარი შეიწოვოს გარკვეული რაოდენობის სითბო გაცხელებისას ან გამოყოფა გაცივებისას. სხეულის სითბოს სიმძლავრე არის სითბოს უსასრულო რაოდენობის თანაფარდობა, რომელსაც სხეული იღებს მისი ტემპერატურის მაჩვენებლების შესაბამის ზრდასთან. მნიშვნელობა იზომება J/K-ში. პრაქტიკაში, ოდნავ განსხვავებული მნიშვნელობა გამოიყენება - სპეციფიკური სითბო.
განმარტება
რას ნიშნავს სპეციფიკური სითბო? ეს არის რაოდენობა, რომელიც დაკავშირებულია ნივთიერების ერთ რაოდენობასთან. შესაბამისად, ნივთიერების რაოდენობა შეიძლება გაიზომოს კუბურ მეტრებში, კილოგრამებში ან თუნდაც მოლში. რაზეა ეს დამოკიდებული? ფიზიკაში სითბოს სიმძლავრე პირდაპირ დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელ რაოდენობრივ ერთეულზეა საუბარი, რაც ნიშნავს, რომ ისინი განასხვავებენ მოლარულ, მასურ და მოცულობით თბოტევადობას. სამშენებლო ინდუსტრიაში თქვენ ვერ ნახავთ მოლარის გაზომვებს, მაგრამ ყოველთვის ნახავთ სხვებს.
რა გავლენას ახდენს სპეციფიკურ სითბოს სიმძლავრეზე?
რა არის სითბოს სიმძლავრე, თქვენ იცით, მაგრამ რა მნიშვნელობები მოქმედებს ინდიკატორზე, ჯერ არ არის ნათელი. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის მნიშვნელობაზე პირდაპირ გავლენას ახდენს რამდენიმე კომპონენტი:ნივთიერების ტემპერატურა, წნევა და სხვა თერმოდინამიკური მახასიათებლები.
პროდუქტის ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მისი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე, მაგრამ გარკვეული ნივთიერებები ავლენენ სრულიად არაწრფივ მრუდს ამ ურთიერთობაში. მაგალითად, ტემპერატურის მაჩვენებლების ნულიდან ოცდაჩვიდმეტ გრადუსამდე ზრდით, წყლის სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე იწყებს კლებას და თუ ზღვარი არის ოცდაჩვიდმეტიდან ას გრადუსამდე, მაშინ მაჩვენებელი, პირიქით, იქნება. გაზრდა.
აღსანიშნავია, რომ პარამეტრი ასევე დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ შეიძლება შეიცვალოს პროდუქტის თერმოდინამიკური მახასიათებლები (წნევა, მოცულობა და ა.შ.). მაგალითად, სპეციფიკური სიცხე სტაბილური წნევისა და სტაბილური მოცულობის დროს განსხვავებული იქნება.
როგორ გამოვთვალოთ პარამეტრი?
გაინტერესებთ რა არის სითბოს სიმძლავრე? გაანგარიშების ფორმულა შემდეგია: C \u003d Q / (m ΔT). რა არის ეს ღირებულებები? Q არის სითბოს რაოდენობა, რომელსაც პროდუქტი იღებს გაცხელებისას (ან გამოყოფს პროდუქტის მიერ გაგრილების დროს). m არის პროდუქტის მასა და ΔT არის სხვაობა პროდუქტის საბოლოო და საწყის ტემპერატურას შორის. ქვემოთ მოცემულია ზოგიერთი მასალის თბოტევადობის ცხრილი.
რაც შეეხება სითბოს სიმძლავრის გამოთვლას?
სითბოს სიმძლავრის გამოთვლა არ არის ადვილი საქმე, მით უმეტეს, თუ მხოლოდ თერმოდინამიკური მეთოდები გამოიყენება, ამის უფრო ზუსტად გაკეთება შეუძლებელია. ამიტომ, ფიზიკოსები იყენებენ სტატისტიკური ფიზიკის მეთოდებს ან პროდუქტების მიკროსტრუქტურის ცოდნას. როგორ გამოვთვალოთ გაზი? გაზის თბოტევადობაგამოითვლება ნივთიერებაში ცალკეული მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგიის გაანგარიშებით. მოლეკულების მოძრაობა შეიძლება იყოს მთარგმნელობითი და ბრუნვითი ტიპის, ხოლო მოლეკულის შიგნით შეიძლება იყოს მთელი ატომი ან ატომების ვიბრაცია. კლასიკური სტატისტიკა ამბობს, რომ ბრუნვითი და მთარგმნელობითი მოძრაობების თავისუფლების თითოეული ხარისხისთვის არის გაზის მოლური სითბური სიმძლავრის მნიშვნელობა, რომელიც უდრის R/2, ხოლო თავისუფლების თითოეული ვიბრაციული ხარისხისთვის, მნიშვნელობა უდრის R-ს. ამ წესს ასევე უწოდებენ თანაბარი დაყოფის კანონს.
ამავდროულად, ერთატომური აირის ნაწილაკი განსხვავდება თავისუფლების მხოლოდ სამი მთარგმნელობითი ხარისხით და, შესაბამისად, მისი სითბოს სიმძლავრე ტოლი უნდა იყოს 3R/2, რაც შესანიშნავად შეესაბამება ექსპერიმენტს. თითოეულ დიატომურ გაზის მოლეკულას აქვს თავისუფლების სამი მთარგმნელობითი, ორი ბრუნვითი და ერთი ვიბრაციული ხარისხი, რაც ნიშნავს, რომ თანაბარი განაწილების კანონი იქნება 7R/2 და გამოცდილებამ აჩვენა, რომ დიატომური აირის მოლი სითბოს სიმძლავრე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე არის 5R/ 2. რატომ იყო ასეთი შეუსაბამობა თეორიაში? ყველაფერი განპირობებულია იმით, რომ სითბოს სიმძლავრის დადგენისას საჭირო იქნება სხვადასხვა კვანტური ეფექტის გათვალისწინება, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კვანტური სტატისტიკის გამოყენება. როგორც ხედავთ, სითბოს სიმძლავრე საკმაოდ რთული კონცეფციაა.
კვანტური მექანიკა ამბობს, რომ ნაწილაკების ნებისმიერ სისტემას, რომელიც რხევა ან ბრუნავს, გაზის მოლეკულის ჩათვლით, შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული დისკრეტული ენერგეტიკული მნიშვნელობები. თუ დამონტაჟებულ სისტემაში თერმული მოძრაობის ენერგია არასაკმარისია საჭირო სიხშირის რხევების გასააქტიურებლად, მაშინ ეს რხევები ხელს არ უწყობსსისტემის სითბოს სიმძლავრე.
მყარ სხეულებში, ატომების თერმული მოძრაობა არის სუსტი რხევა გარკვეული წონასწორობის პოზიციებთან ახლოს, ეს ეხება ბროლის ბადის კვანძებს. ატომს აქვს თავისუფლების სამი ვიბრაციული ხარისხი და, კანონის თანახმად, მყარის მოლური სითბოს მოცულობა უდრის 3nR, , სადაც n არის მოლეკულაში არსებული ატომების რაოდენობა. პრაქტიკაში, ეს მნიშვნელობა არის ზღვარი, რომლისკენაც სხეულის სითბოს სიმძლავრე მიდრეკილია მაღალ ტემპერატურაზე. მნიშვნელობა მიიღწევა მრავალი ელემენტის ნორმალური ტემპერატურის ცვლილებებით, ეს ეხება ლითონებს, ასევე მარტივ ნაერთებს. ასევე განისაზღვრება ტყვიის და სხვა ნივთიერებების თბოტევადობა.
რაც შეეხება დაბალ ტემპერატურას?
ჩვენ უკვე ვიცით რა არის სითბოს სიმძლავრე, მაგრამ თუ ვისაუბრებთ დაბალ ტემპერატურაზე, როგორ გამოითვლება მნიშვნელობა მაშინ? თუ ვსაუბრობთ დაბალი ტემპერატურის ინდიკატორებზე, მაშინ მყარი სხეულის სითბოს ტევადობა მაშინ აღმოჩნდება პროპორციული T 3 ან ე.წ. Debye სითბოს სიმძლავრის კანონის. მაღალი ტემპერატურის დაბალიდან განასხვავების მთავარი კრიტერიუმია მათი ჩვეულებრივი შედარება კონკრეტული ნივთიერებისთვის დამახასიათებელ პარამეტრთან - ეს შეიძლება იყოს დამახასიათებელი ან Debye ტემპერატურა qD. წარმოდგენილი მნიშვნელობა დგინდება პროდუქტის ატომების ვიბრაციის სპექტრით და მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული კრისტალურ სტრუქტურაზე.
ლითონებში გამტარ ელექტრონები გარკვეულ წვლილს ასრულებენ სითბოს სიმძლავრეში. სითბოს სიმძლავრის ეს ნაწილი გამოითვლება გამოყენებითფერმი-დირაკის სტატისტიკა, რომელიც ითვალისწინებს ელექტრონებს. ლითონის ელექტრონული სითბოს სიმძლავრე, რომელიც პროპორციულია ჩვეულებრივი სითბოს სიმძლავრისა, შედარებით მცირე მნიშვნელობაა და იგი ხელს უწყობს ლითონის სითბოს სიმძლავრეს მხოლოდ აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე. შემდეგ გისოსების სითბოს სიმძლავრე ძალიან მცირე ხდება და შეიძლება უგულებელყოთ.
მასური სითბოს სიმძლავრე
მასობრივი სპეციფიკური სითბო არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა მიიტანოს ნივთიერების ერთეულ მასაზე, რათა პროდუქტი გაცხელდეს ერთეულ ტემპერატურაზე. ეს მნიშვნელობა აღინიშნება ასო C-ით და ის იზომება ჯოულებში გაყოფილი კილოგრამზე კელვინზე - J / (კგ K). ეს ყველაფერი ეხება მასის სითბოს მოცულობას.
რა არის მოცულობითი სითბოს სიმძლავრე?
მოცულობითი სითბოს სიმძლავრე არის სითბოს გარკვეული რაოდენობა, რომელიც უნდა დაემატოს პროდუქტის ერთეულ მოცულობას, რათა გაცხელდეს იგი ერთეულ ტემპერატურაზე. ეს მაჩვენებელი იზომება ჯოულებში, გაყოფილი კუბურ მეტრზე კელვინზე ან J / (m³ K). ბევრ შენობის საცნობარო წიგნში განიხილება მასის სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე სამუშაოზე.
თერმული სიმძლავრის პრაქტიკული გამოყენება სამშენებლო ინდუსტრიაში
ბევრი სითბოს ინტენსიური მასალა აქტიურად გამოიყენება სითბოს მდგრადი კედლების მშენებლობაში. ეს ძალზე მნიშვნელოვანია სახლებისთვის, რომლებიც ხასიათდება პერიოდული გათბობით. მაგალითად, ღუმელი. სითბოს ინტენსიური პროდუქტები და მათგან აშენებული კედლები შესანიშნავად აგროვებს სითბოს, ინახავს მას გაცხელების პერიოდებში და თანდათან გამოუშვებს სითბოს გამორთვის შემდეგ.სისტემა, რაც საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ მისაღები ტემპერატურა მთელი დღის განმავლობაში.
ასე რომ, რაც მეტი სითბო ინახება სტრუქტურაში, მით უფრო კომფორტული და სტაბილური იქნება ოთახებში ტემპერატურა.
აღსანიშნავია, რომ საბინაო მშენებლობაში გამოყენებული ჩვეულებრივი აგური და ბეტონი გაცილებით დაბალი სითბოს ტევადობისაა, ვიდრე გაფართოებულ პოლისტიროლს. თუ ავიღებთ ecowool-ს, მაშინ ის სამჯერ უფრო სითბოს მომხმარებელია ვიდრე ბეტონი. უნდა აღინიშნოს, რომ სითბოს სიმძლავრის გამოთვლის ფორმულაში ტყუილად არ არის მასა. ბეტონის ან აგურის დიდი მასის გამო, ecowool-თან შედარებით, ის საშუალებას იძლევა დაგროვდეს დიდი რაოდენობით სითბო კონსტრუქციების ქვის კედლებში და გაათანაბროს ყველა ყოველდღიური ტემპერატურის რყევები. იზოლაციის მხოლოდ მცირე მასა ყველა კარკასულ სახლებში, მიუხედავად კარგი თბოტევადობისა, არის ყველაზე სუსტი ტერიტორია ყველა ჩარჩო ტექნოლოგიისთვის. ამ პრობლემის გადასაჭრელად ყველა სახლში დამონტაჟებულია შთამბეჭდავი სითბოს აკუმულატორები. რა არის ეს? ეს არის კონსტრუქციული ნაწილები, რომლებიც ხასიათდება დიდი მასით საკმაოდ კარგი თბოტევადობის ინდექსით.
სითბოს აკუმულატორების მაგალითები ცხოვრებაში
რა შეიძლება იყოს? მაგალითად, შიდა აგურის კედლები, დიდი ღუმელი ან ბუხარი, ბეტონის ნაკაწრები.
ავეჯი ნებისმიერ სახლში ან ბინაში არის შესანიშნავი სითბოს აკუმულატორი, რადგან პლაივუდი, ჩიპბორდი და ხე რეალურად მხოლოდ თითო კილოგრამ წონაზე სითბოს ინახავს სამჯერ მეტი, ვიდრე ცნობილი აგური.
არის თუ არა რაიმე უარყოფითი მხარე სითბოს აკუმულატორებს? რა თქმა უნდა, ამ მიდგომის მთავარი მინუსი არისის ფაქტი, რომ სითბოს აკუმულატორი უნდა დაპროექტდეს ჩარჩო სახლის განლაგების შექმნის ეტაპზე. ყველაფერი იმის გამო, რომ ის ძალიან მძიმეა და ამის გათვალისწინება დაგჭირდებათ საძირკვლის შექმნისას, შემდეგ კი წარმოიდგინეთ, როგორ იქნება ეს ობიექტი ინტეგრირებული ინტერიერში. აღსანიშნავია, რომ აუცილებელია გავითვალისწინოთ არა მხოლოდ მასა, საჭირო იქნება სამუშაოში ორივე მახასიათებლის შეფასება: მასა და სითბოს სიმძლავრე. მაგალითად, თუ სითბოს შესანახად გამოიყენებთ ოქროს წარმოუდგენელი წონით ოცი ტონა კუბურ მეტრზე, მაშინ პროდუქტი იმუშავებს ისე, როგორც უნდა მხოლოდ ოცდასამი პროცენტით უკეთესი, ვიდრე ბეტონის კუბი, რომელიც იწონის ორნახევარ ტონას.
რომელი ნივთიერება არის ყველაზე შესაფერისი სითბოს შესანახად?
საუკეთესო პროდუქტი სითბოს აკუმულატორისთვის საერთოდ არ არის ბეტონი და აგური! სპილენძი, ბრინჯაო და რკინა ამას კარგად აკეთებს, მაგრამ ისინი ძალიან მძიმეა. უცნაურად საკმარისია, მაგრამ საუკეთესო სითბოს აკუმულატორი წყალია! სითხეს აქვს შთამბეჭდავი სითბოს ტევადობა, ყველაზე დიდი ჩვენთვის ხელმისაწვდომ ნივთიერებებს შორის. მხოლოდ ჰელიუმის გაზებს (5190 ჯ/(კგ K) და წყალბადს (14300 ჯ/(კგ კ)) აქვთ მეტი სითბოს ტევადობა, მაგრამ მათი გამოყენება პრობლემურია პრაქტიკაში. სურვილის შემთხვევაში და საჭიროების შემთხვევაში იხილეთ იმ ნივთიერებების თბოტევადობის ცხრილი. საჭიროა.
