Uwezo wa joto ni uwezo wa kufyonza kiasi fulani cha joto wakati wa kuongeza joto au kuzima inapopozwa. Uwezo wa joto wa mwili ni uwiano wa kiasi kisicho na kipimo cha joto ambacho mwili hupokea kwa ongezeko linalofanana la viashiria vyake vya joto. Thamani inapimwa kwa J/K. Kwa mazoezi, thamani tofauti kidogo hutumiwa - joto mahususi.
Ufafanuzi
Joto mahususi linamaanisha nini? Hii ni kiasi kinachohusiana na kiasi kimoja cha dutu. Ipasavyo, kiasi cha dutu kinaweza kupimwa kwa mita za ujazo, kilo, au hata kwenye moles. Je, inategemea nini? Katika fizikia, uwezo wa joto hutegemea moja kwa moja ni kitengo gani cha kiasi kinachorejelea, ambayo ina maana kwamba wanatofautisha kati ya uwezo wa joto wa molar, wingi na volumetric. Katika sekta ya ujenzi, hutaona vipimo vya molar, lakini utaona vingine kila wakati.
Ni nini huathiri ujazo maalum wa joto?
Uwezo wa joto ni nini, unajua, lakini ni thamani gani zinazoathiri kiashirio bado hazijabainika. Thamani ya uwezo maalum wa joto huathiriwa moja kwa moja na vipengele kadhaa:halijoto ya dutu, shinikizo na sifa zingine za thermodynamic.
Joto la bidhaa linapoongezeka, uwezo wake mahususi wa joto huongezeka, lakini dutu fulani huonyesha mkunjo usio na mstari kabisa katika uhusiano huu. Kwa mfano, na ongezeko la viashiria vya joto kutoka sifuri hadi digrii thelathini na saba, uwezo maalum wa joto wa maji huanza kupungua, na ikiwa kikomo ni kati ya digrii thelathini na saba na mia moja, basi kiashiria, kinyume chake, kitakuwa. ongeza.
Inafaa kukumbuka kuwa kigezo pia kinategemea jinsi sifa za hali ya joto za bidhaa (shinikizo, sauti, na kadhalika) zinaruhusiwa kubadilika. Kwa mfano, joto mahususi kwa shinikizo thabiti na kwa sauti thabiti litakuwa tofauti.
Jinsi ya kukokotoa kigezo?
Je, unavutiwa na uwezo wa kuongeza joto? Njia ya hesabu ni kama ifuatavyo: C \u003d Q / (m ΔT). Maadili haya ni yapi? Q ni kiasi cha joto ambacho bidhaa hupokea inapokanzwa (au kutolewa na bidhaa wakati wa kupoeza). m ni wingi wa bidhaa, na ΔT ni tofauti kati ya joto la mwisho na la awali la bidhaa. Ifuatayo ni jedwali la uwezo wa joto wa baadhi ya nyenzo.
Je kuhusu hesabu ya uwezo wa kuongeza joto?
Kuhesabu uwezo wa kuongeza joto sio kazi rahisi, haswa ikiwa njia za halijoto ndizo zinazotumiwa, haiwezekani kuifanya kwa usahihi zaidi. Kwa hiyo, wanafizikia hutumia mbinu za fizikia ya takwimu au ujuzi wa microstructure ya bidhaa. Jinsi ya kuhesabu gesi? Uwezo wa joto wa gesihuhesabiwa kutoka kwa hesabu ya wastani wa nishati ya mwendo wa joto wa molekuli ya mtu binafsi katika dutu. Misondo ya molekuli inaweza kuwa ya aina ya kutafsiri na ya mzunguko, na ndani ya molekuli kunaweza kuwa na atomi nzima au mtetemo wa atomi. Takwimu za kitamaduni zinasema kwamba kwa kila kiwango cha uhuru wa mwendo wa mzunguko na wa kutafsiri, kuna thamani katika uwezo wa joto wa molar ya gesi, ambayo ni sawa na R / 2, na kwa kila kiwango cha uhuru wa mtetemo, thamani ni sawa na R. Sheria hii pia inaitwa sheria ya usawa.
Wakati huo huo, chembe ya gesi ya monatomiki hutofautiana kwa digrii tatu tu za utafsiri za uhuru, na kwa hivyo uwezo wake wa joto unapaswa kuwa sawa na 3R/2, ambayo inakubaliana vyema na majaribio. Kila molekuli ya gesi ya diatomiki ina digrii tatu za kutafsiri, mbili za mzunguko na moja ya vibrational ya uhuru, ambayo ina maana kwamba sheria ya usawa itakuwa 7R / 2, na uzoefu umeonyesha kuwa uwezo wa joto wa mole ya gesi ya diatomiki kwenye joto la kawaida ni 5R / 2. Kwa nini kulikuwa na tofauti hiyo katika nadharia? Kila kitu ni kutokana na ukweli kwamba wakati wa kuanzisha uwezo wa joto, itakuwa muhimu kuzingatia madhara mbalimbali ya quantum, kwa maneno mengine, kutumia takwimu za quantum. Kama unavyoona, uwezo wa kuongeza joto ni dhana tata.
Mitambo ya quantum inasema kuwa mfumo wowote wa chembe zinazozunguka au kuzunguka, ikiwa ni pamoja na molekuli ya gesi, unaweza kuwa na thamani fulani za nishati. Ikiwa nishati ya mwendo wa joto katika mfumo uliowekwa haitoshi kusisimua oscillations ya mzunguko unaohitajika, basi oscillations hizi hazichangia.uwezo wa joto wa mfumo.
Katika yabisi, mwendo wa joto wa atomi ni msisimko dhaifu karibu na sehemu fulani za msawazo, hii inatumika kwa vifundo vya kimiani ya fuwele. Atomu ina viwango vitatu vya uhuru wa mtetemo na, kwa mujibu wa sheria, uwezo wa joto wa moli ya kitu kigumu ni sawa na 3nR, ambapo n ni idadi ya atomi zilizopo katika molekuli. Katika mazoezi, thamani hii ni kikomo ambacho uwezo wa joto wa mwili huwa na joto la juu. Thamani hupatikana kwa mabadiliko ya joto ya kawaida katika vipengele vingi, hii inatumika kwa metali, pamoja na misombo rahisi. Kiwango cha joto cha risasi na dutu nyingine pia hubainishwa.
Je kuhusu halijoto ya chini?
Tayari tunajua uwezo wa kuongeza joto ni nini, lakini tukizungumzia kuhusu halijoto ya chini, thamani itahesabiwaje basi? Ikiwa tunazungumzia juu ya viashiria vya joto la chini, basi uwezo wa joto wa mwili imara basi unageuka kuwa sawia na T 3 au kinachojulikana sheria ya uwezo wa joto wa Debye. Kigezo kuu cha kutofautisha joto la juu kutoka kwa chini ni kulinganisha kwa kawaida kwao na parameter ya tabia kwa dutu fulani - hii inaweza kuwa tabia au joto la Debye qD. Thamani iliyowasilishwa huwekwa na wigo wa mtetemo wa atomi katika bidhaa na inategemea sana muundo wa fuwele.
Katika metali, elektroni za upitishaji hutoa mchango fulani kwa uwezo wa kuongeza joto. Sehemu hii ya uwezo wa joto huhesabiwa kwa kutumiaTakwimu za Fermi-Dirac, ambazo huzingatia elektroni. Uwezo wa joto wa elektroniki wa chuma, ambao ni sawa na uwezo wa kawaida wa joto, ni thamani ndogo, na inachangia uwezo wa joto wa chuma tu kwa joto karibu na sifuri kabisa. Kisha kiwango cha joto cha kimiani kinakuwa kidogo sana na kinaweza kupuuzwa.
Kiwango kikubwa cha joto
Joto mahususi kwa wingi ni kiasi cha joto kinachohitajika kuletwa kwa ujazo wa kitengo cha dutu ili kupasha joto bidhaa kwa kila kitengo cha joto. Thamani hii inaonyeshwa na barua C na inapimwa kwa joules iliyogawanywa na kilo kwa kelvin - J / (kg K). Haya yote ni kuhusu ujazo mkubwa wa joto.
Kiwango cha joto cha ujazo ni nini?
Ujazo wa joto la ujazo ni kiasi fulani cha joto ambacho kinahitaji kuongezwa kwa ujazo wa yuniti ya bidhaa ili kuipasha joto kwa kila kitengo. Kiashiria hiki kinapimwa kwa joules kugawanywa na mita za ujazo kwa kelvin au J / (m³ K). Katika vitabu vingi vya marejeleo ya majengo, ni kiwango mahususi cha joto kinachozingatiwa kazini.
Utumiaji kivitendo wa uwezo wa joto katika tasnia ya ujenzi
Nyenzo nyingi zinazoshika joto hutumika kikamilifu katika ujenzi wa kuta zinazostahimili joto. Hii ni muhimu sana kwa nyumba ambazo zina sifa ya kupokanzwa mara kwa mara. Kwa mfano, tanuri. Bidhaa zenye joto kali na kuta zilizojengwa kutoka kwao hujilimbikiza kikamilifu joto, huihifadhi wakati wa joto na polepole hutoa joto baada ya kuzima.mfumo, hivyo kuruhusu kudumisha halijoto inayokubalika siku nzima.
Kwa hivyo, kadri joto linavyohifadhiwa kwenye muundo, ndivyo halijoto ya vyumba itakavyokuwa nzuri na dhabiti.
Inafaa kukumbuka kuwa matofali ya kawaida na saruji zinazotumiwa katika ujenzi wa nyumba zina uwezo wa chini wa joto kuliko polystyrene iliyopanuliwa. Ikiwa tunachukua ecowool, basi ni mara tatu zaidi ya joto kuliko saruji. Ikumbukwe kwamba katika formula ya kuhesabu uwezo wa joto, sio bure kwamba kuna wingi. Kwa sababu ya wingi mkubwa wa saruji au matofali, kwa kulinganisha na ecowool, inaruhusu kukusanya kiasi kikubwa cha joto katika kuta za mawe za miundo na kulainisha mabadiliko yote ya joto ya kila siku. Tu molekuli ndogo ya insulation katika nyumba zote za sura, licha ya uwezo mzuri wa joto, ni eneo dhaifu zaidi kwa teknolojia zote za sura. Ili kutatua tatizo hili, vikusanyiko vya joto vya kuvutia vimewekwa katika nyumba zote. Ni nini? Hizi ni sehemu za kimuundo ambazo zina sifa ya wingi mkubwa na faharasa ya uwezo wa kutosha wa joto.
Mifano ya vikusanya joto maishani
Inaweza kuwa nini? Kwa mfano, aina fulani ya kuta za ndani za matofali, jiko kubwa au mahali pa moto, viunzi vya zege.
Samani katika nyumba au ghorofa yoyote ni kikusanyiko bora cha joto, kwa sababu plywood, chipboard na mbao zinaweza kuhifadhi joto pekee kwa kila kilo ya uzito mara tatu zaidi ya matofali mashuhuri.
Je, kuna hasara zozote katika vikusanya joto? Bila shaka, hasara kuu ya njia hii niukweli kwamba mkusanyiko wa joto unahitaji kuundwa katika hatua ya kuunda mpangilio wa nyumba ya sura. Yote kutokana na ukweli kwamba ni nzito sana, na hii itahitaji kuzingatiwa wakati wa kuunda msingi, na kisha fikiria jinsi kitu hiki kitaunganishwa ndani ya mambo ya ndani. Ni muhimu kusema kwamba ni muhimu kuzingatia sio tu wingi, itakuwa muhimu kutathmini sifa zote mbili katika kazi: wingi na uwezo wa joto. Kwa mfano, ukitumia dhahabu yenye uzito wa ajabu wa tani ishirini kwa kila mita ya ujazo kama hifadhi ya joto, basi bidhaa hiyo itafanya kazi kwani inapaswa kuwa bora kwa asilimia ishirini na tatu tu kuliko mchemraba wa zege, ambao una uzito wa tani mbili na nusu.
Kitu kipi kinafaa zaidi kwa hifadhi ya joto?
Bidhaa bora kwa kikusanyiko cha joto si saruji na matofali hata kidogo! Shaba, shaba na chuma hufanya kazi nzuri ya hili, lakini ni nzito sana. Cha ajabu, lakini kikusanya joto bora ni maji! Kioevu kina uwezo wa joto wa kuvutia, mkubwa zaidi kati ya vitu vinavyopatikana kwetu. Ni gesi za heliamu (5190 J/(kg K) na hidrojeni (14300 J/(kg K)) pekee ndizo zenye uwezo wa kuongeza joto, lakini zina matatizo katika kutumika. Ikihitajika na ikihitajika, angalia jedwali la uwezo wa joto la dutu unazotumia. haja.
