Laboratoriya ishi №4

LABORATORIYA ISHI №4

MAVZU: QATTIQ JISMLARNING SOLISHTIRMA ISSIQLIK SIG’IMINI ANIQLASH

QATTIQ JISMNING SOLISHTIRMA ISSIQLIK SIG`IMINI ANIQLASH

Ishning maqsadi: 1. Qattiq jismlarning solishtirma issiklik sig`imlari turlicha bo`lishini o`rganish. 2. Qattiq jismning solishtirma issiqlik sig`imi uning geometrik shakliga bog`liq еmasligini o`rganish.
NAZARIY MUQADDIMA

Jismlar atomlardan tashkil topgan bo`lib, bu zarralar bir-biriga nisbatan ma`lum masofada kristall panjara tugunlarida joylashadi va ularning zich yoki siyrak joylashuviga qarab, mos ravishda jismlarning zichliklari ham turlicha bo`ladi. Atomlari zich joylashgan kristallarning shakli murakkab bo`lishi bilan birga, ulardan tashkil topgan jismlarning zichliklari ham katta bo`ladi. Bunda jism zarralarining o`zaro tutinish kuchlari ham katta bo`ladi va ularni muvozanat holatidan chiqarish uchun ko`proq еnergiya sarflash kerak bo`ladi.

Jismlar tashqaridan issiqlik еnergiyasi yutishi yoki qandaydir biror tashqi ga`sir natijasida ichki еnergiyasi ortishi hisobiga isiydi. Natijada uning temperaturasi ortadi, aksincha, jism soviganida atrof-muhitga issiqlik еnergiyasi chiqaradi (nurlaydi) va temperaturasi yo`qotilgan еnergiya qiymatiga teng miqdorda pasayadi.

Demak, moddaning ichki еnergiyasi tashqi ta`sir hisobiga ortishi yoki kamayishi mumkin. Bunday holat o`rinli bo`lganida moddatar bir-biriga issiqlik uzatadi yoki ulardan issikdik oladi. Bunday hodisa issiqlik almashinuvi deb yuritiladi.

Bir jismdan boshqa jismga ish bajarmasdan, o`z-o`zidan issiqlik еnergiyasining o`tish jarayoni issiqlik almashinuvi yoki uccuqlik uzatish deyiladi.

Issikdik uzatishda ichki еnergiya o`zgarishiga teng bo`lgan, jism olgan yoki yo`qotgan (uzatgan) еnergiya issiqlik miqdori deb ataladi. Jismning massasi qancha kichik bo`lsa, shuncha kam, aksincha massa qancha katta bo`lsa, shuncha ko`p issiqlik miqdori zarur bo`ladi. Issiqlik mikdori SI o`lchov birliklari sistemasida «Joul’»da o`lchanadi. Texnik o`lchov sistemasida issiqlik miqdori «kaloriya»da o`lchangan. «Kaloriya»dan «Joul»ga quyidagi munosabat orqali o`tiladi:

1 kal = 4, 18J; 1 kkal = 4, 18kJ.

Har xil massali bir xil jismlarni yoki bir xil massali turli xil jismlarni isitishda turlicha miqdordagi issiqlik miqdori kerak bo`ladi. Bir kilogramm massali turli xil jismlarni 1 Kelvin isitish uchun turlicha miqdorda issiqlik еnergiyasi kerak bo`ladi.

1 kg moddaning temperaturasini I K ga orttirish uchun zarur bo`lgan issiqlik miqdorini tavsiflovchi fizik kattalik shu moddaning solishtirma issiqlik sig`imi deyiladi.

Solishtirma issikdik sig`imi SI o`lchov birliklari sistemasida 1 J/kg·K bilan o`lchanadi. Yuqoridagi fikrlardan 1 kg temirning temperaturasini I K ga orttirish uchun 460 J issiqlik kerak bo`lsa, 20 kg uchun 9200 J issiqlik miqdori kerak bo`lishi kelib chiqadi.

Jismlarni isitish uchun zarur bo`lgan yoki ular soviganida yo`qotilgan issiqlik miqdori jismning massasi, solishtirma issiklik sig`imi va temperaturalari farqi bilan quyidagicha bog`langan:

Q = cm(T₂-T_l), (1)

bunda: Q — jism olgan (bergan) issiqlik miqdori, J; m — jism massasi, kg; c — jismning solishtirma issiqlik sig`imi, J/kg·K; ΔT=T<sub>2</sub> – T<sub>1</sub> – oxirgi va boshlang`ich holatlardagi temperaturalar farqi.

Moddalarning solishtirma issiqlik sig`imlari kalorimetr asbobi yordamida aniqlanadi. Buning uchun kalorimetr ichki idishi, aralashtirgich va kalorimetrga quyilgan modda(suv)ning massalari o`lchash aniqligi yuqori bo`lgan tarozida tortib aniqlanadi.

Demak, noma`lum jismning issiqlik sig`imini (1)dan foydalanib, ayrim o`lchov natijalari asosida hisoblash mumkin еkan. Buning uchun kalorimetr massasi m<sub>k</sub>, kalorimetrga quyilgan suvning massasi m<sub>s</sub> va temperaturasi T<sub>s</sub>, o`rganilayotgan qizdirilgan qattiq jismning temperaturasi T_j va massasi m hamda aralashma (suv va qizdirilgan qattiq jism) temperaturasi T_m deb belgilab olinadi. U holda (1) ifodani laboratoriya ishini bajarish shartiga mos quyidagi shaklda yozish mumkin:

Q= c_j·m(T_j – T_m), (2)

bunda c_j — o`rganilayotgan jismning solishtirma issiqlik sig`imi. Ma`lumki, kalorimetrga qizdirilgan qattiq jism tushirilganidan so`ng, kalorimetrga va undagi suvga issiqlikning uzatilishi muvozanat holati o`rnatilguncha davom еtadi. Bunda kalorimetr va undagi suvning temperaturasi T<sub>m</sub> gacha ko`tariladi. Ularning olgan issiqlik miqdorlari, mos ravishda, quyidagicha ifodalanadi:

Q_k = c_km_k(T_m – T_k) va Q_c=c_sm_s(T_m -T_s). (3)

Еnergiyaning saqdanish va aylanish qonunidan kelib chiqqan holda o`rganilayotgan moddaning solishtirma issiqlik sig`imini yuqoridagilar asosida

₍₄₎

shaklda ifodalash mumkin.