І тарау. Физика және астрономия –табиғаты туралы ғылымдар
жүктеу/скачать 0,91 Mb.
|
Физика 7 сынып анықтамалар
| ФИЗИКА 8 СЫНЫП
(АНЫҚТАМАЛАР) 1 ТАРАУ ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ Молекулалық-кинетикалық теория 7-сыныпта айтқанымыздай, мына үш қағидаға негізделеді: 1) заттар атомдар мен молекулалардан тұрады; 2) атомдар мен молекулалар үздіксіз бейберекет қозғалады; 3) атомдар мен молекулалар үнемі өзара әрекеттеседі. Жылулық қозғалыс деп молекулалар мен атомдардың хаостық қозғалыстарын айтады. Броундық қозғалыс деп сұйықтың немесе газдың ішіндегі бөгде бөлшектердің ретсіз бейберекет қозғалысын айтады. Диффузия деп бір заттың бөлшектерінің екінші заттың бөлшектерінің араларына өтіп, бір-бірімен өзара араласып таралуын айтады. Диффузияның жылдамдығы заттардың агрегаттық күйлеріне тәуелді өзгеріп отырады. Диффузияның жылдамдығы заттардың агрегаттық күйлеріне ғана емес, температурасына да тәуелді өзгереді. Жылулық құбылыстарды сипаттайтын негізгі физикалық шамалардың бірі – температура болып табылады. Температура деп заттың жылулық күйін сипаттайтын физикалық шаманы айтады. Температура молекулалардың жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясына және газ қысымына тура пропорционал болатынын тәжірибелер айғақтайды. Ендеше, температура молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының да, газ қысымының да сандық өлшемі болып табылады. Температураның физикалық мағынасы, міне, осыларға саяды. Термометрлер деп температураларды өлшеуге арналған аспаптарды айтады. А. Цельсийдің құрметіне аталған Цельсий шкаласы. Температураны өлшеудегі ала-құлалықтар мен қиындықтарды ескеріп, ғылыми еңбектері үшін лорд мәртебесін иеленген ағылшындық У. Кельвин 1848 жылы температураның жаңа шкаласын ұсынды. Терең ғылыми пайымдауларға негізделген бұл шкаланы абсолют температуралық шкала немесе термодинамикалық шкала, ал кейде Кельвин шкаласы деп атай береді. Әдетте оны (К) таңбасымен белгілейді. Халықаралық бірліктер жүйесінде (ХБЖ) температураның өлшем бірлігіне Кельвин алынған; қысқаша К әрпімен белгіленеді. Кельвин және Цельсий шкалалары бөліктерінің құны бірдей (1К = 1о С). Цельсий шкаласындағы t температура мен Кельвин шкаласындағы Т температура арасындағы байланыс мына формуламен анықталады: Т = (t + 273)К немесе t = (Т – 273) 0С. Механикалық энергия (Е) тұтас дененің кинетикалық (Ек) және потенциалдық (Еп) энергияларының қосындысынан тұратынын білеміз: Е = Ек + Еп. дененің механикалық энергиясының нөлге теңелуі табиғаттың іргелі әмбебап заңы – энергияның сақталу және бір түрден екінші түрге айналу заңын теріске шығара алмайды. Ендеше, механикалық энергия біз білмейтін энергияның басқа бір түріне айналады деген қорытынды жасай аламыз. Физикада энергияның бұл түрін ішкі энергия деп атайды. Ішкі энергия деп заттарды құрайтын барлық бөлшектердің кинетикалық энергиялары мен олардың өзара әрекеттесулерінің потенциалдық энергияларының қосындысын атайды: U = Eк + En. Кез келген дененің немесе заттың ішкі энергиясы оның температурасына тәуелді өзгереді деген қорытынды жасаймыз. Дененің ішкі энергиясын өзгертудің екі түрлі тәсілі бар. Олардың бірі – жұмыс істеу, ал екіншісі – жылу алмасу тәсілі деп аталады. Соңғы тәсілді кейде жылу берілу деп те атайды. Жылу алмасу тәсілімен ішкі энергияның өзгеретінін күнделікті өмірлік тәжірибе растайды. Жылу алмасу деп температурасы жоғары денеден температурасы төмен денеге энергияның ауысуын айтады. Жылу алмасу тәсілімен ішкі энергияны өзгертудің үш түрі бар. Оларды жылуөткізгіштік, конвекция және сәуле шығару деп атайды. Жылуөткізгіштік деп дене бөлшектерінің жылулық қозғалыстары мен өзара әрекеттесулері барысында энергияның дененің қызған бөлігінен салқын бөлігіне қарай берілуін айтады. Біріншіден, энергия (жылу) қызған денеден салқын денеге қарай беріледі; екіншіден, әртүрлі денелердің жылуөткізгіштігі де әртүрлі болады. Жылуөткізгіштіктің табиғаты атомдық-молекулалық сипат алады, яғни жылуөткізгіштіктің әртүрлі болуы зат бөлшектерінің арақашықтықтары мен өзара әрекеттесу ерекшеліктеріне байланысты түсіндіріледі. Жылу алмасудың екінші түріне конвекция жатады. Конвекция деп сұйықтар мен газ қабаттарының ағыны арқылы жылу энергиясының берілуін айтады. Жылу алмасудың үшінші түріне сәуле шығару жатады. Жылу алмасудың жоғарыда қарастырған екі түрі – жылуөткізгіштік үшін де, конвекция үшін де молекулалар мен атомдардан тұратын заттық орта қажет. Ал сәуле шығару арқылы жылу берілу затсыз ортада да, яғни вакуумде де орындалады. Міне, осылайша, Күннен шыққан сәулелер ғарыш кеңістігіндегі терең вакуумге қарамастан, бойындағы жылулық энергияны алысқа жеткізіп бере алады. Мұндай ерекше сәулелерді электрмагниттік толқындар деп атайды. Сәуле шығару деп энергияның бір денеден екінші денеге электрмагниттік толқындар арқылы берілу процесін айтады. Ішкі энергияны екі тәсілмен өзгертуге болатынын білеміз. Олардың бірі – F күшін жұмсап, механикалық жұмыс (А = F · s) істеу арқылы ішкі энергияны ∆U шамасына өзгерту (А = ∆U). Ішкі энергияны өзгертудің екінші тәсілі – жылу алмасу болатын. Жылу алмасу процесінде берілетін немесе шығарылатын жылудың мөлшерін Q әрпімен белгілейік. Екінші тәсіл бойынша да затқа Q жылуын берсек, немесе одан осындай жылу мөлшерін алсақ, оның ішкі энергиясы ∆U шамасына өзгереді (Q = ∆U). Біріншіден, эксперименттік зерттеулер де, күнделікті өмірлік тәжірибелер де затқа берілетін немесе одан алынатын Q жылудың мөлшері сол заттың ∆t температура өзгерісіне (∆t = t2 – t1) тәуелді өзгеретінін көрсетеді: Q ~ ∆t. Екіншіден, бір литр суға қарағанда бес литр суды қайнатуға көп жылу шығындалады. Олай болса, затқа берілетін немесе одан алынатын Q жылудың мөлшері сол заттың m массасына да тәуелді өзгереді: Q ~ m. Үшіншіден, затқа берілетін немесе одан алынатын Q жылудың мөлшері сол заттың тегіне байланысты өзгереді. Затқа берілетін немесе одан алынатын жылудың мөлшері сол заттың температура өзгерісіне, массасына және жылусыйымдылығына тура пропорционал: Q = сm∆t = сm (t2 – t1), мұндағы: Q – жылудың мөлшері; с – заттың тегіне байланысты анықталатын шама, оны заттың меншікті жылусыйымдылығы деп атайды; m – заттың массасы; t1 – заттың бастапқы, t2 – соңғы температуралары. Өлшем бірлігі Джоуль. Q = сm∆t = сm(t2 – t1) формуласынан заттың тегін сипаттайтын с меншікті жылусыйымдылығын табайық: с = Q /m∆t = Q /m(t2 – t1) . Заттың массасын бір өлшемге тең (m = 1 кг), температура өзгерісі де бір градусқа тең (∆t = 1о С) деп алсақ, жоғарыдағы формула мына түрге келеді: с = Q/1 кг · 1о С. Олай болса, меншікті жылусыйымдылық деп массасы 1 кг заттың температурасын 1 градусқа өзгертуге шығындалған жылу мөлшерін айтады. Халықаралық бірліктер жүйесінде меншікті жылусыйымдылық Дж/(кг · о С) бірлігімен өлшенеді, сондай-ақ кДж/(кг · оС) = 103 Дж/(кг · оС) бірлігін де пайдаланады. Калория деп 1 г судың температурасын 1 оС-ге көтеруге кететін жылудың мөлшерін айтады. 1 кал = 4,19 Дж = 4,2 Дж; 1 ккал = 4200 Дж = 4,2 кДж. Отынның меншікті жану жылуы деп 1 кг отын толық жанғанда одан бөлініп шығатын жылудың мөлшерін айтады. Екінші сөзбен айтқанда, отын толық жанғанда бөлініп шыққан жылудың бір өлшем массаға келетін мөлшері отынның меншікті жану жылуы деп аталады. Оны q әрпімен белгілейді: q = Q/m , мұндағы: q – отынның меншікті жану жылуы, Q – бөлініп шыққан жылу мөлшері, m – жанған отынның массасы. Отынның меншікті жану жылуы Дж/кг бірлігімен өлшенеді. Отын толық жанғанда бөлініп шығатын Q жылу мөлшері оның m массасы мен q меншікті жану жылуына тура пропорционал: Q = q · m. Сыртқы ортамен байланыспайтын тұйықталған денелер жүйесінде механикалық энергия өзгермей сақталады, тек бір түрден екінші түрге айнала алады: Ем = Ек + Еп = сonst. ∆Ем механикалық энергия өзгерісі есебінен А жұмысы жасалады; керісінше, атқарылған А жұмысы есебінен механикалық энергия ∆Ем шамасына өзгереді: А = ∆Ем; А = ∆Ек; А = ∆Еп . Жұмыс пен энергия өзгерістері арасындағы осындай тепе-теңдік байланыс эквивалентті байланыс деп аталады. Физикада қозғалыстарды макроскопиялық денелердің механикалық қозғалысы және микроскопиялық бөлшектердің жылулық қозғалысы деп екі түрге бөледі. Заттардың микроскопиялық бөлшектерінің үздіксіз бейберекет қозғалысын жылулық қозғалыс деп атағанбыз. Жылулық қозғалысқа қатысатын бөлшектер де механикалық қозғалысқа қатысатын денелер сияқты, кинетикалық және потенциалдық энергияларды иеленеді. Заттардың микроскопиялық бөлшектерінің кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысын дененің ішкі энергиясы деп атап, U әрпімен белгілегенбіз: U = Eк + Eп. Физикада қозғалыстарды макроскопиялық денелердің механикалық қозғалысы және микроскопиялық бөлшектердің жылулық қозғалысы деп екі түрге бөледі. Заттардың микроскопиялық бөлшектерінің үздіксіз бейберекет қозғалысын жылулық қозғалыс деп атағанбыз. Жылулық қозғалысқа қатысатын бөлшектер де механикалық қозғалысқа қатысатын денелер сияқты, кинетикалық және потенциалдық энергияларды иеленеді. Заттардың микроскопиялық бөлшектерінің кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысын дененің ішкі энергиясы деп атап, U әрпімен белгілегенбіз: U = Eк + Eп. Сыртқы ортамен жылу алмаспайтын тұйық жүйеде денелердің толық энергиясы сақталады. Бұл заңды басқаша былай айтады: Сыртқы ортамен жылу алмаспайтын тұйық жүйеде денелердің толық энергиясы механикалық энергия мен ішкі энергияның қосындысынан тұрады және бұл қосынды сақталады: Е = Ем + U = сonst. біріншіден, сыртқы күштердің жұмысы нөлге теңелуі керек (Асырт = 0), яғни жүйе толығымен тұйықталуға тиіс; екіншіден, қарастырылып отырған жүйе өзін қоршаған ортамен жылу алмаспауы қажет (Qсырт = 0). Энергияның сақталу және айналу заңы табиғаттың әмбебап іргелі заңы болып табылады. Бұл заң жалпы түрде былайша тұжырымдалады: Табиғатта орын алатын барлық құбылыстарда энергия жойылмай сақталады және бір түрден екінші түрге айнала алады. жүктеу/скачать 0,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|