МНЫҢ ЖЫЛУ ӨТКIЗГIШТIК КОЭФФИЦИЕНТIН АНЫҚТАУ

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ -ЖАБДЫҚТАР: калориметр, штангенциркуль, термометр, құм, бу қорапшасы.

2.6.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Егер қатты дененiң, қозғалмайтын сұйықтың немесе газдың әртүрлi бөлiгiнде температура әртүрлi болса, онда жылу жоғары температуралы бөлiктен төменгi температураға өздiгiнен тасымалданады. Осы құбылысты жылуөткiзгiштiк деп атайды.

Жылуөткiзгiштiк құбылысының механизмi молекулалық-кинетикалық теория негiзiнен түсiндiрiледi. Энергия тасымалы бұл жағдайда осы дененi құрайтын бөлшектердiң (молекулалар, атомдар, электрондар) жылулық қозғалысы және энергетикалық әсерлерiнен болады.

Уақыт бiрлiгiнде, белгiлi бiр ауданнан тасымалданатын жылу мөлшерiн жылу ағыны ден атайды. Жылуөткiзгiштiк әсерiнен зат қабатынан өтетiн жылу мөлшерi мына өрнекпен анықталады:

(2.6.1)

Мұндағы -тасымалданған жылу мөлшерi

-жылу берiлетiн беттiң жылу берiлу бағытына перпендикуляр қимасының ауданы; -қабат қалыңдығы; -қабаттың екi жақ шетiндегi температуралар айырымы; -жылу тасымалдану уақыты; -жылуөткiзгiштiк коэффициентi

(2.6.1) өрнек жылуөткiзгiштiк коэффициентiнiң физикалық мағынасын ашып бередi. Ол үшiн бұл өрнекті

(2.6.1)^/

түрiнде және ; ; шарттарымен көшiрiп жазсақ, өрнегiн аламыз, яғни жылуөткiзгiштiк коэффициентi дегенiмiз–бетке перпендикуляр бағыттағы температура градиентi бiрге тең болған жағдайда бiрлiк ауданнан бірлік уақытта тасымалданатын жылу мөлшерi.

2.6.2 ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ ЖӘНЕ ӨЛШЕУЛЕР ӘДIСI

шамасын анықтау үшiн тасымалданатын жылу мөлшерiн, температуралар айырымын, бақылау уақытын және жылу берiлетiн қабаттың қалыңдығын бiлу керек. Құрал iшкi жағы жылулық оқшауланған ағаш жәшiктен тұрады. Жәшiктiң iшiнде шыны қорапша бар, бұл қорапшаға сырттан су буы келiп тұрады. Шыны қорапшаның жоғарғы жағына жылуөткiзгiштiк коэффициентi анықталатын құм себiлген. Осы құмның үстiне iшiнде суы бар калориметр қойылады. Iшiне су құйылған калориметр жәшiк iшiндегi қорапшадан жылу алады, соның әсерiнен калориметр және оның iшiндегi судың температурасы жоғарылайды. Сонда тасымалданатын жылу мөлшерiн мына өрнекпен анықтауға болады:

(2.6.2)

Мұндағы және -сәйексiнше судың және калориметрдiң жылу сиымдылықтары, ал және -сәйкесiнше судың және калориметрдiң массалары, және калориметр мен судың бастапқы және соңғы температуралары.

(2.6.1)^/ өрнегіндегі . Немесе Сонда құмның жылуөткiзгiштiк коэффициентiн мына өрнекпен анықталады:

(2.6.3)

мұндағы және тәжiрибенiң бастапқы және соңғы уақыты.

2.6.3 ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ ТӘРТIБI

1. Жәшiктiң iшiнен калориметрдi алып, оның массасын өлшеңiз;

2. Штангенциркульдiң көмегiмен калориметр табанының радиусын өлшеп, сол арқылы оның ауданын есептеңiз;

1. Калориметрге белгiлi бiр мөлшерде (мысалы 100-200 гр) су құйыңыз;

2. Жәшiк iшiндегi құм қабатының тереңдiгiн өлшеңiз;

3. Калориметрдi жәшiкке орналастырып, оның iшiндегi судың температурасын термометрмен өлшеп алыңыз.

4. Бу қорапшасына су буын жiберiп, әрбiр минут сайын калориметрдегi

судың температурасын жазып алып отырыңыз. Алғашында температураның өсуi біркелкi емес болады. Бiраздан кейiн температураның өсуi бiркелкi болып қалыптасады. Тағы бiраздан кейiн (шамамен температура 45⁰С-қа жеткенде) температураның өсуi бәсеңдеп барып, аяғында өсу толығымен тоқтайды.

Осы алынған уақыт және температуралар мәнiне қарай график салыңыз. Графиктiң бiркелкi болып келетiн аймағындағы мәндердi алып, сол мәндердi (2.6.3) өрнекке қойып құмның жылуөткiзгiштiк коэффициентiн анықтаңыз.

2.6.4 БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ

1. Жылуөткiзгiштiк деп ненi айтамыз?

2. Конвекция дегенiмiз не?

3. Тасымалдау құбылысын қалай түсiндiремiз?

4. Газдың жылуөткiзгiштiгiн молекула-кинетикалық теория бойынша қалай түсiндiруге болады?