Дулааны багтаамж. Түүний төрлүүд. Дулааны хүчин чадлын хоорондын хамаарал. Майерын хууль. Дундаж ба жинхэнэ хувийн дулаан. Хийн хольцын дулааны багтаамж. m1-ээс м2 хүртэлх температурын муж дахь хийн дундаж дулаан багтаамж Бодисын дундаж дулаан багтаамж
1 кг бодисын температур өөрчлөгдөхөд түүнд өгөх дулааны хэмжээ Т 1-ээс Т 2 .
1.5.2. Хийн дулааны багтаамж
Хийн дулааны багтаамж нь дараахь зүйлээс хамаарна.
термодинамик процессын төрөл (изохор, изобар, изотерм гэх мэт);
төрлийн хий, жишээлбэл. молекул дахь атомын тоо;
хийн төлөвийн параметрүүд (даралт, температур гэх мэт).
A) Хийн дулаан багтаамжид термодинамик процессын төрлөөс үзүүлэх нөлөө
Ижил температурын мужид ижил хэмжээний хийг халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ нь хийн гүйцэтгэсэн термодинамик процессын төрлөөс хамаарна.
|
|
В изобар процесс (Р= const), дулаан нь зөвхөн изохорын процесстой ижил хэмжээгээр хийг халаахад төдийгүй поршений талбайг тодорхой хэмжээгээр өргөх үед ажил гүйцэтгэхэд зарцуулагддаг (Зураг 1.2). б). Изобарын процесс дахь хийн дулааны багтаамжийг тэмдгээр илэрхийлнэ хамт Р .
Нөхцөлийн дагуу хоёр процесст утга ижил байдаг тул изобарын процесст хийн хийсэн ажлын улмаас утга. Тиймээс изобарын процесст дулааны багтаамж хамт Р хамт υ .
Майерын томъёоны дагуу тохиромжтой хий
эсвэл . (1.6)
B) Хийн төрөл нь түүний дулааны багтаамжид үзүүлэх нөлөө. Идеал хийн молекул-кинетик онолоос тодорхойлогддог.
өгөгдсөн хийн молекулуудын хөдөлгөөний эрх чөлөөний орчуулгын болон эргэлтийн зэрэглэлийн тоо энд байна. Дараа нь
, a 
.
(1.7)
Монатом хий нь молекулын хөдөлгөөний эрх чөлөөний гурван зэрэгтэй байдаг (Зураг 1.3). а), i.e. ...
Хоёр атомт хий нь молекулын эргэлтийн хөдөлгөөний гурван хөрвүүлэлтийн зэрэгтэй, молекулын эргэлтийн хөдөлгөөний хоёр зэрэгтэй байдаг (Зураг 1.3). б), i.e. ... Үүний нэгэн адил гурван атомт хийн хувьд үүнийг харуулж болно.
Тиймээс хийн молийн дулааны багтаамж нь молекулуудын хөдөлгөөний чөлөөт зэргийн тооноос хамаардаг, өөрөөр хэлбэл. молекул дахь атомын тоо, хувийн дулаан нь мөн молекулын жингээс хамаарна хийн тогтмолын утга нь үүнээс хамаардаг бөгөөд энэ нь өөр өөр хийн хувьд өөр байдаг.
C) Дулааны хүчин чадалд хийн төлөвийн параметрийн нөлөөлөл
Идеал хийн дулааны багтаамж нь зөвхөн температураас хамаардаг бөгөөд нэмэгдэх тусам нэмэгддэг Т.
Нэг атомын хий нь үл хамаарах зүйл юм, учир нь Тэдний дулааны багтаамж нь температураас бараг хамааралгүй байдаг.
Хийн молекул кинетикийн сонгодог онол нь өргөн хүрээний температурт нэг атомын идеал хийн дулаан багтаамж, бага температурт олон хоёр атомт (тэр ч байтугай гурвалсан) хийн дулааны багтаамжийг үнэн зөв тодорхойлох боломжийг олгодог.
Гэхдээ 0 хэмээс эрс ялгаатай температурт хоёр ба олон атомт хийн дулааны багтаамжийн туршилтын утга нь молекул-кинетик онолын таамаглаж байснаас эрс ялгаатай байна.
Дулааны инженерийн тооцоонд тэд ихэвчлэн хүснэгт хэлбэрээр үзүүлсэн хийн дулааны багтаамжийн туршилтын утгыг ашигладаг. Энэ тохиолдолд туршилтаар тодорхойлсон дулааны багтаамжийг (өгөгдсөн температурт) гэж нэрлэдэг үнэн дулааны багтаамж. Мөн туршилт нь дулааны хэмжээг хэмжсэн бол q, энэ нь тодорхой температураас 1 кг хийн температурыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд зарцуулсан Т 0 хэм хүртэл Т, өөрөөр хэлбэл дээр Т = Т Т 0, дараа нь харьцаа
дуудсан дунд өгөгдсөн температурын муж дахь хийн дулааны багтаамж.
Дүрмээр бол хайлтын хүснэгтэд дулааны дундаж багтаамжийг утгаараа өгдөг Т 0, цельсийн тэг градустай тохирч байна.
Дулааны багтаамж жинхэнэ хий температураас гадна молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний нөлөөллөөс үүдэлтэй даралтаас хамаарна.
Дулааны багтаамж нь биеийн температурыг өөрчлөхийн тулд бие махбодид дулаан өгөх, хүлээн авах чадварыг тодорхойлдог термофизикийн шинж чанар юм. Энэ процесст нийлүүлсэн (эсвэл зайлуулсан) дулааны хэмжээг температурын өөрчлөлттэй харьцуулсан харьцааг биеийн (биеийн системийн) дулааны багтаамж гэж нэрлэдэг: C = dQ / dT, энд дулааны үндсэн хэмжээ; - энгийн температурын өөрчлөлт.
Дулааны багтаамж нь системд нийлүүлэх ёстой дулааны хэмжээтэй тэнцүү байна өгөгдсөн нөхцөлтүүний температурыг 1 градусаар нэмэгдүүлнэ. Дулааны багтаамжийн нэгж нь J / K.
Термодинамикийн хувьд дулааныг өгч буй биеийн тоон нэгжээс хамааран масс, эзэлхүүн, молийн дулааны багтаамжийг ялгадаг.
Массын дулааны багтаамж нь ажлын шингэний нэгж массын дулааны багтаамж, c = C / м
Массын дулааны багтаамжийг хэмжих нэгж нь J / (кг × К) юм. Массын дулаан багтаамжийг мөн хувийн дулаан багтаамж гэж нэрлэдэг.
Эзлэхүүн дулааны багтаамж нь ажлын шингэний нэгж эзэлхүүн дэх дулааны багтаамж бөгөөд энд ба нь хэвийн физик нөхцөлд биеийн эзэлхүүн ба нягтрал юм. C '= c / V = c p. Эзлэхүүний дулаан багтаамжийг J / (м 3 × К) -ээр хэмждэг.
Молийн дулаан багтаамж нь моль дахь ажлын шингэний (хий) хэмжээтэй холбоотой дулааны багтаамж, C m = C / n, энд n нь моль дахь хийн хэмжээ юм.
Молийн дулаан багтаамжийг J / (моль × К) -ээр хэмждэг.
Масс ба молийн дулааны хүчин чадал нь дараахь хамаарлаас хамаарна.
Хийн дулааны эзэлхүүний багтаамжийг моляраар илэрхийлнэ
Энд м 3 / моль нь хэвийн нөхцөлд байгаа хийн молийн эзэлхүүн юм.
Майерын тэгшитгэл: С р - С v = R.
Дулааны багтаамж нь тогтмол биш, харин температур болон бусад дулааны параметрүүдээс хамаардаг тул жинхэнэ болон дундаж дулааны багтаамжийг ялгах хэрэгтэй. Ялангуяа ажлын шингэний дулааны багтаамж нь температураас хамааралтай болохыг онцлон тэмдэглэхийг хүсвэл үүнийг C (t), тодорхой хэсгийг c (t) гэж бичнэ үү. Жинхэнэ дулааны багтаамж гэдэг нь аливаа процесст термодинамик системд өгч буй дулааны энгийн хэмжээг энэ системийн температурын хязгааргүй бага өсөлттэй харьцуулсан харьцаа гэж ойлгогддог. Системийн t 1-тэй тэнцүү температурт C (t) -ийг термодинамик системийн жинхэнэ дулаан багтаамж, t 2-тэй тэнцүү температурт ажлын шингэний жинхэнэ хувийн дулаан багтаамж гэж c (t) гэж үзнэ. Дараа нь температур t 1-ээс t 2 болж өөрчлөгдөх үед ажлын шингэний дундаж хувийн дулааныг дараах байдлаар тодорхойлж болно
Ихэвчлэн хүснэгтүүд нь t 1 = 0 0 C-аас эхэлдэг янз бүрийн температурын мужид дулааны багтаамжийн дундаж утгыг өгдөг c av. Тиймээс термодинамик процесс нь t 1-ээс t 2 хүртэлх температурын мужид явагдах бүх тохиолдолд , t 1 ≠ 0 байх үед процессын хувийн дулааны q тоог c av дундаж дулааны багтаамжийн хүснэгтийн утгыг ашиглан дараах байдлаар тодорхойлно.
Энэ нь температурыг 1-ээр нэмэгдүүлэхийн тулд системд дамжуулах шаардлагатай дулааны хэмжээ юм ( TO) ашигтай ажил байхгүй, холбогдох параметрүүдийн тогтмол байдал.
Хэрэв бид бие даасан бодисыг систем гэж үзвэл системийн нийт дулааны багтаамжнь 1 моль бодисын дулаан багтаамжийг () моль () тоогоор үржүүлсэнтэй тэнцүү байна.
Дулааны багтаамж нь тодорхой эсвэл моляр байж болно.
Тодорхой дулаанЭнэ нь бодисын нэгж массыг 1-ээр халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ юм мөндөр(эрчимтэй үнэ цэнэ).
Молийн дулаан багтаамж 1 моль бодисыг халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ мөндөр.
Жинхэнэ болон дундаж дулааны багтаамжийг ялгах.
Технологийн хувьд дулааны дундаж хүчин чадал гэсэн ойлголтыг ихэвчлэн ашигладаг.
Дундажнь тодорхой температурын хязгаарт хамаарах дулааны багтаамж юм.
Хэрэв ямар нэгэн бодис эсвэл масс агуулсан системийг дулааны хэмжээгээр мэдээлсэн бөгөөд системийн температур нь хүртэл өссөн бол дундаж хувийн буюу молийн дулааны багтаамжийг тооцоолж болно.
Жинхэнэ молийн дулаан багтаамжнь тодорхой температурт 1 моль бодисоос ялгарах хязгааргүй бага хэмжээний дулааныг энэ тохиолдолд ажиглагдаж буй температурын өсөлттэй харьцуулсан харьцаа юм.
(19) тэгшитгэлийн дагуу дулааны багтаамж нь дулаан шиг төлөв байдлын функц биш юм. Тогтмол даралт эсвэл эзэлхүүнтэй үед (11) ба (12) тэгшитгэлийн дагуу дулаан, улмаар дулааны багтаамж нь төлөв байдлын функцийн шинж чанарыг олж авдаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь системийн онцлог шинж чанартай болдог. Тиймээс бид изохорик ба изобарын дулааны багтаамжийг олж авдаг.
Изохорик дулаан багтаамж- хэрэв процесс явагдах үед температурыг 1-ээр нэмэгдүүлэхийн тулд системд дамжуулах шаардлагатай дулааны хэмжээ.
Изобарик дулаан багтаамж- температурыг 1 хэмээр нэмэгдүүлэхийн тулд системд дамжуулах шаардлагатай дулааны хэмжээ.
Дулааны багтаамж нь зөвхөн температураас гадна системийн эзэлхүүнээс хамаарна, учир нь бөөмсийн хооронд харилцан үйлчлэлийн хүч байдаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондын зай өөрчлөгдөхөд өөрчлөгддөг тул (20) ба () тэгшитгэлд хэсэгчилсэн деривативуудыг ашигладаг. 21).
Идеал хийн энтальпи нь түүний дотоод энергитэй адил зөвхөн температурын функц юм.
мөн Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлийн дагуу, тэгвэл
Тиймээс (20), (21) тэгшитгэлийн идеал хийн хувьд хэсэгчилсэн деривативуудыг нийт дифференциалаар сольж болно.
(22)-ыг харгалзан (23) ба (24) тэгшитгэлийн хамтарсан шийдлээс бид идеал хийн хоорондын хамаарлын тэгшитгэлийг олж авна.
(23) ба (24) тэгшитгэлийн хувьсагчдыг хуваах замаар 1 моль идеал хийг температураас халаахад дотоод энерги ба энтальпийн өөрчлөлтийг тооцоолох боломжтой.
Хэрэв заасан температурын хязгаарт дулааны багтаамжийг тогтмол гэж үзэж болох юм бол интеграцийн үр дүнд бид дараахь зүйлийг олж авна.
Дундаж ба жинхэнэ дулаан багтаамжийн хоорондын хамаарлыг тогтооцгооё. Энтропийн өөрчлөлтийг нэг талаас (27) тэгшитгэлээр, нөгөө талаас,
Тэгшитгэлийн баруун талыг тэнцүүлж, дулааны дундаж багтаамжийг илэрхийлбэл бид дараах байдалтай байна.
Үүнтэй төстэй илэрхийлэлийг дундаж изохорик хувийн дулааны хувьд авч болно.
Ихэнх хатуу, шингэн, хийн бодисын дулааны багтаамж нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Хатуу, шингэн ба хийн бодисын дулааны багтаамжийн температураас хамаарах хамаарлыг эмпирик тэгшитгэлээр илэрхийлнэ.
хаана а, б, вба - туршилтын өгөгдлийн үндсэн дээр тооцоолсон эмпирик коэффициентүүд бөгөөд коэффициент нь органик бодисыг, мөн - органик бус. Коэффицентийн утгууд янз бүрийн бодисуудгарын авлагад өгөгдсөн бөгөөд зөвхөн заасан температурын мужид хамаарна.
Идеал хийн дулаан багтаамж нь температураас үл хамаарна. Молекулын кинетик онолын дагуу чөлөөт байдлын зэрэгт ногдох дулааны багтаамж нь тэнцүү байна (чөлөөний зэрэг нь молекулын нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнийг задалж болох бие даасан хөдөлгөөний төрлүүдийн тоо юм). Монатом молекулын хувьд хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь гурван тэнхлэгийн дагуу гурван перпендикуляр чиглэлийн дагуу гурван бүрэлдэхүүн хэсэг болгон задрах шинж чанартай байдаг. Иймээс нэг атомын идеал хийн изохорын дулаан багтаамж нь байна
Дараа нь (25)-ын дагуу нэг атомын идеал хийн изобар дулаан багтаамжийг тэгшитгэлээр тодорхойлно.
Идеал хийн хоёр атомт молекулууд нь хөрвүүлэх хөдөлгөөний гурван градусаас гадна эргэлтийн хөдөлгөөний 2 градусын эрх чөлөөтэй байдаг. Тиймээс.
Дулааны багтаамж гэдэг нь аливаа процесст төлөв байдалд нь хязгааргүй бага өөрчлөлт орсон бодисын хүлээн авсан дулааны δQ хэмжээг тухайн бодисын dT температурын өөрчлөлттэй харьцуулсан харьцаа юм (тэмдэг С, нэгж J / K):
С (T) = δQ / dT
Массын нэгжийн дулаан багтаамжийг (кг, г) хувийн (нэгж J / (кг К) ба Ж / (г К)), 1 моль бодисын дулааны багтаамжийг молийн дулаан багтаамж гэж нэрлэдэг. (нэгж J / (моль К)).
Жинхэнэ дулааны багтаамжийг ялгах.
С = δQ / dT
Дундаж дулаан багтаамж.
Ĉ = Q / (T 2 - T 1)
Дундаж ба жинхэнэ дулааны хүчин чадал нь харьцаагаар холбогддог
Биеийн төлөв байдал өөрчлөгдөхөд шингэсэн дулааны хэмжээ нь биеийн анхны болон эцсийн төлөвөөс (ялангуяа температураас) төдийгүй эдгээр төлөв хоорондын шилжилтийн нөхцлөөс хамаарна. Тиймээс түүний дулааны хүчин чадал нь биеийн халаалтын нөхцлөөс хамаарна.
Изотерм процесст (T = const):
C T = δQ T / dT = ± ∞
Адиабат процесст (δQ = 0):
C Q = δQ / dT = 0
Тогтмол эзэлхүүнтэй дулааны багтаамж, хэрэв процессыг тогтмол эзэлхүүнтэй хийвэл - изохорын дулааны багтаамж C V.
Тогтмол даралттай дулааны багтаамж, хэрэв процессыг тогтмол даралтаар хийвэл - изобар дулааны багтаамж С P.
V = const үед (изохорын процесс):
C V = δQ V / dT = (ϭQ / ϭT) V = (ϭU / ϭT) V
δQ V = dU = C V dT
R = const (изобарик процесс)% үед
C p = δQ p / dT = (ϭQ / ϭT) p = (ϭH / ϭT) p
Тогтмол даралт C p дэх дулааны багтаамж нь тогтмол C V эзэлхүүн дэх дулааны багтаамжаас их байна. Тогтмол даралтаар халах үед дулааны нэг хэсэг нь тэлэлтийн ажлыг үйлдвэрлэхэд, хэсэг нь биеийн дотоод энергийг нэмэгдүүлэхэд зарцуулагддаг; Тогтмол эзэлхүүнтэй халаахад бүх дулааныг дотоод энергийг нэмэгдүүлэхэд зарцуулдаг.
Зөвхөн өргөтгөлийн ажлыг хийх боломжтой аливаа системийн хувьд C p ба C V хоорондын хамаарал. Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн дагуу%
δQ = dU + PdV
Дотоод энергинь гадаад параметр ба температурын функц юм.
dU = (ϭU / ϭT) V dT + (ϭU / ϭV) T dV
δQ = (ϭU / ϭT) V dT + [(ϭU / ϭV) T + P] dV
δQ / dT = (ϭU / ϭT) V + [(ϭU / ϭV) T + P] (dV / dT)
dV / dT утга (температурын өөрчлөлтийн эзлэхүүний өөрчлөлт) нь бие даасан хувьсагчдын өсөлтийн харьцаа бөгөөд дулаан дамжуулах үйл явцын шинж чанарыг заагаагүй бол утга нь тодорхойгүй байна.
Хэрэв процесс изохорик (V = const) байвал dV = 0, dV / dT = 0 байна.
δQ V / dT = C V = (ϭU / ϭT) V
Хэрэв процесс изобар бол (P = const).
δQ P / dT = C p = C V + [(ϭU / ϭV) T + P] (dV / dT) P
Аливаа энгийн системийн хувьд энэ нь үнэн юм:
C p - C v = [(ϭU / ϭV) T + P] (dV / dT) P
Уусмалын хатуурал ба буцлах цэг. Криоскопи ба эбулиоскопи. Ууссан бодисын молекулын жинг тодорхойлох.
Талсжих температур.
Уусмал нь цэвэр шингэнээс ялгаатай нь тогтмол температурт бүрэн хатуурдаггүй; талсжилтын эхлэлийн температур гэж нэрлэгддэг температурт уусгагчийн талстууд тунадасжиж эхэлдэг бөгөөд талсжилт үргэлжлэх тусам уусмалын температур буурдаг (тиймээс уусмалын хөлдөх цэгийг үргэлж эхлэх температур гэж ойлгодог. талсжих). Уусмалыг хөлдөөх нь цэвэр уусгагчийн хөлдөлтийн температурын T ° ба уусмалын талсжилтын эхлэлийн температурын зөрүүтэй тэнцэх ΔТ дэд хөлдөх температурын бууралтын утгаар тодорхойлогддог.
ΔT орлогч = T ° орлогч - T орлогч
Уусгагчийн талстууд нь талстууд ба уусмал дээрх ханасан уурын даралт ижил байх үед л уусмалын тэнцвэрт байдалд байна. Уусмалын дээрх уусгагчийн уурын даралт нь цэвэр уусгагчийнхаас үргэлж бага байдаг тул энэ нөхцөлд тохирох температур нь цэвэр уусгагчийн хөлдөх цэгээс үргэлж бага байх болно. Энэ тохиолдолд ΔT орлогч уусмалын хөлдөх температурын бууралт нь ууссан бодисын шинж чанараас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн уусгагч ба ууссан бодисын тоосонцрын харьцаагаар тодорхойлогддог.
Шингэрүүлсэн уусмалын хөлдөх цэгийг бууруулах
ΔT орлогч уусмалын хөлдөх цэгийг бууруулах нь уусмалын молийн концентрацитай шууд пропорциональ байна.
ΔT орлогч = км
Энэ тэгшитгэлийг хоёр дахь Раульын хууль гэж нэрлэдэг. Пропорциональ коэффициент K - уусгагчийн криоскопийн тогтмол байдал - уусгагчийн шинж чанараар тодорхойлогддог.
Буцалж буй температур.
Дэгдэмхий бус бодисын уусмалын буцалгах цэг нь ижил даралттай цэвэр уусгагчийн буцалгах цэгээс үргэлж өндөр байдаг.
Аливаа шингэн - уусгагч эсвэл уусмал - ханасан уурын даралт нь гадаад даралттай тэнцэх температурт буцалгана.
Шингэрүүлсэн уусмалын буцалгах цэгийг нэмэгдүүлэх
Дэгдэмхий бус бодисын уусмалын буцалгах температурын өсөлт ΔT k = T k - T ° k нь ханасан уурын даралтын бууралттай пропорциональ бөгөөд иймээс уусмалын молийн концентрацитай шууд пропорциональ байна. Пропорциональ коэффициент E нь уусгагчийн шинж чанараас үл хамаарах уусгагчийн эбулиоскопийн тогтмол юм.
ΔT-ээс = Em
Раулийн хоёр дахь хууль. Дэгдэмхий бус бодисын шингэрүүлсэн уусмалын хөлдөх температур буурч, буцлах температур нэмэгдэх нь уусмалын молийн концентрацтай шууд пропорциональ бөгөөд ууссан бодисын шинж чанараас хамаардаггүй. Энэ хууль зөвхөн хязгааргүй шингэрүүлсэн уусмалд хүчинтэй.
Эбулиоскопи- уусмалын буцлах цэгийг нэмэгдүүлэх замаар молекулын жинг тодорхойлох арга. Уусмалын буцалгах цэг нь түүний дээрх уурын даралт нь гадаад даралттай тэнцэх температур юм.
Хэрэв ууссан бодис дэгдэмхий биш бол уусмал дээрх уур нь уусгагчийн молекулуудаас бүрдэнэ. Ийм уусмал нь цэвэр уусгагч (T0) буцалгах цэгтэй харьцуулахад өндөр температурт (T) буцалгаж эхэлдэг. Өгөгдсөн тогтмол даралт дахь уусмал ба цэвэр уусгагчийн буцлах температурын зөрүүг уусмалын буцлах температурын өсөлт гэж нэрлэдэг. Энэ утга нь уусгагчийн шинж чанар, ууссан бодисын концентрацаас хамаарна.
Дээрх ханасан уурын даралт нь гадаад даралттай тэнцүү байх үед шингэн буцалгана. Буцалгах үед шингэн уусмал ба уур нь тэнцвэрт байдалд байна. Хэрэв ууссан бодис дэгдэмхий биш бол уусмалын буцалгах температурын өсөлт нь тэгшитгэлд захирагдана.
∆ isp H 1 нь уусгагчийн ууршилтын энтальпи;
м 2 нь уусмалын моль чанар (1 кг уусгагч тутамд ууссан бодисын молийн тоо);
E - эбулиоскопийн тогтмол, цэвэр уусгагчийн буцалгах температуртай харьцуулахад нэг молийн уусмалын буцалгах температурын өсөлттэй тэнцүү. E-ийн утгыг зөвхөн уусгагчийн шинж чанараар тодорхойлдог боловч ууссан бодис биш.
Криоскопи- уусмалын хөлдөх цэгийг бууруулах замаар молекулын жинг тодорхойлох арга. Уусмалыг хөргөхөд тэдгээр нь хөлддөг. Хөлдөлтийн цэг - хатуу фазын эхний талстууд үүсэх температур. Хэрэв эдгээр талстууд нь зөвхөн уусгагчийн молекулуудаас бүрддэг бол уусмалын хөлдөх цэг (T) нь цэвэр уусгагчийн хөлдөх цэгээс (T pl) үргэлж бага байдаг. Уусгагч ба уусмалын хөлдөх температурын зөрүүг уусмалын хөлдөх температурын бууралт гэж нэрлэдэг.
Уусмалын концентрацаас хөлдөх цэгийг бууруулах тоон хамаарлыг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлнэ.
М 1 - молийн массуусгагч;
∆ pl H 1 нь уусгагчийн хайлах энтальпи;
м 2 - уусмалын моль чанар;
K нь зөвхөн уусгагчийн шинж чанараас хамааран криоскопийн тогтмол хэмжигдэхүүн бөгөөд түүнд ууссан бодисын моляци бүхий уусмалын хөлдөх температурын бууралттай тэнцүү, нэгдэлтэй тэнцүү байна.
Уусгагчийн ханасан уурын даралтын температурын хамаарал.
Уусмалын хөлдөх цэгийг бууруулж, буцалгах цэгийг нэмэгдүүлэх нь тэдгээрийн осмосын даралт нь ууссан бодисын шинж чанараас хамаардаггүй. Ийм шинж чанарыг коллигатив гэж нэрлэдэг. Эдгээр шинж чанарууд нь уусгагчийн шинж чанар, ууссан бодисын концентрацаас хамаарна. Дүрмээр бол коллигатив шинж чанарууд нь хоёр үе шат тэнцвэрт байдалд байх үед гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь уусгагч ба уусгагч, нөгөө нь зөвхөн уусгагч агуулсан байдаг.
ажлын зорилго
-аас температурын муж дахь агаарын дундаж дулааны багтаамжийн утгыг туршилтаар тодорхойлно т 1-ээс т 2, агаарын дулааны багтаамжийн температураас хамаарах хамаарлыг тогтоох.
1. -аас хий халаахад зарцуулсан хүчийг тодорхойлно т 1
өмнө т 2 .
2. Тодорхой хугацааны интервалд агаарын урсгалын утгыг тэмдэглэ.
Лабораторид бэлтгэх заавар
1. "Дулааны багтаамж" хичээлийн хэсгийг санал болгож буй зохиолын дагуу боловсруулах.
2. Энэхүү арга зүйн гарын авлагатай танилцах.
3. Протоколуудыг бэлтгэх лабораторийн ажил, үүнд энэ ажилтай холбоотой шаардлагатай онолын материал (тооцооны томъёо, диаграмм, график) багтана.
Онолын танилцуулга
Дулааны багтаамж- дулааны инженерийн бүх тооцоонд шууд болон шууд бусаар орсон хамгийн чухал термофизик хэмжигдэхүүн.
Дулааны багтаамж нь бодисын термофизик шинж чанарыг тодорхойлдог бөгөөд хийн молекулын жингээс хамаардаг. μ , температур т, даралт Р, молекулын эрх чөлөөний зэрэглэлийн тоо би, дулааныг нийлүүлэх эсвэл зайлуулах процессоос p = const, v =const... Дулааны багтаамж нь хийн молекулын жингээс ихээхэн хамаардаг μ ... Тиймээс, жишээлбэл, зарим хийн дулааны багтаамж ба хатуу бодисбайна
Тиймээс, бага μ , нэг кмоль-д бага бодис агуулагдаж, хийн температурыг 1 К-ээр өөрчлөхийн тулд илүү их дулаан өгөх шаардлагатай байдаг. Тийм ч учраас устөрөгч нь жишээлбэл, агаараас илүү үр ашигтай хөргөлтийн бодис юм.
Тоон утгаараа дулааны багтаамжийг 1-д хүргэх шаардлагатай дулааны хэмжээ гэж тодорхойлдог кг(эсвэл 1 м 3) температурыг 1 К-ээр өөрчлөх бодис.
Нийлүүлсэн дулааны хэмжээнээс хойш dqүйл явцын шинж чанараас хамаардаг бол дулааны багтаамж нь мөн процессын шинж чанараас хамаарна. Өөр өөр термодинамик процесс дахь нэг систем нь өөр өөр дулаан багтаамжтай байдаг. в х, в v, c n... Хамгийн их практик ач холбогдолтой в хболон в v.
Өгөгдсөн процессын хувьд хийн молекул кинематик онолын дагуу дулааны багтаамж нь зөвхөн молекулын жингээс хамаарна. Жишээлбэл, дулааны багтаамж в хболон в vгэж тодорхойлж болно
Агаарын хувьд ( к = 1,4; Р = 0,287 кж/(кг· TO))
кЖ / кг
Өгөгдсөн хамгийн тохиромжтой хийн хувьд дулааны багтаамж нь зөвхөн температураас хамаарна, өөрөөр хэлбэл.
Энэ үйл явц дахь биеийн дулааны багтаамждулааны харьцаа гэж нэрлэдэг dq-аар биеийн температурын өөрчлөлт хүртэл түүний төлөв байдлын хязгааргүй бага өөрчлөлтийг бие махбодь хүлээн авдаг dt
Үнэн ба дундаж дулаан багтаамж
Ажлын шингэний жинхэнэ дулаан багтаамжийг дараахь байдлаар ойлгоно.
Жинхэнэ дулаан багтаамж нь өгөгдсөн параметрийн цэг дэх ажлын шингэний дулааны багтаамжийн утгыг илэрхийлдэг.
Дамжуулсан дулааны хэмжээ. жинхэнэ дулаан багтаамжаар илэрхийлсэн тэгшитгэлээр тооцоолж болно
Ялгах:
Дулааны багтаамжийн температураас шугаман хамаарал
хаана а- дулааны багтаамж т= 0 ° C;
б = тгα нь налуу юм.
Дулааны багтаамжийн температураас шугаман бус хамаарал.
Жишээлбэл, хүчилтөрөгчийн хувьд тэгшитгэлийг дараах байдлаар илэрхийлнэ
кЖ / (кг К)
Дундаж дулаан багтаамжаас доогуур т-тэй хамт 1-2 процесс дахь дулааны хэмжээг температурын харгалзах өөрчлөлттэй харьцуулсан харьцааг ойлгох
кЖ / (кг К)
Дундаж дулааны багтаамжийг дараахь байдлаар тооцоолно.
Хаана т = т 1 + т 2 .
Дулааныг тэгшитгэлээр тооцоолох
хэцүү, учир нь хүснэгтүүд нь дулааны багтаамжийн утгыг өгдөг. Иймд дулааны багтаамжаас хязгаарт т 1-ээс т 2-ыг томъёогоор тодорхойлох ёстой
.
Хэрэв температур т 1 ба т 2-ыг туршилтаар тодорхойлно, дараа нь м кгхий, дамжуулсан дулааны хэмжээг тэгшитгэлийг ашиглан тооцоолох хэрэгтэй
Дундаж т-тэй хамтболон хамтЖинхэнэ дулааны хүчин чадал нь тэгшитгэлээр холбогдоно.
Ихэнх хийн хувьд температур өндөр байна т, дулааны багтаамж өндөр байна c v, c p... Бие махбодийн хувьд энэ нь хий илүү их халах тусам түүнийг халаахад илүү хэцүү болно гэсэн үг юм.