熱数を求めます。 熱伝達時の熱量、物質の比熱容量の計算。 熱平衡式

すでに知られているように、体の内部エネルギーは、仕事をしているときと、熱伝達を通じて（仕事をしていなくても）変化する可能性があります。 仕事と熱量の主な違いは、仕事がシステムの内部エネルギーを変換するプロセスを決定し、それにはある種類のエネルギーから別の種類のエネルギーへの変換が伴うことです。

内部エネルギーの変化が発生した場合、 熱伝達、ある体から別の体へのエネルギーの伝達は、次の原因によって行われます。 熱伝導率、放射線、または 対流.

熱伝達中に物体が失ったり得たりするエネルギーは、 熱量。

熱量を計算するときは、どのような量が熱量に影響を与えるかを知る必要があります。

2 つの同一のバーナーを使用して 2 つの容器を加熱します。 1 つの容器には 1 kg の水が入っており、もう 1 つの容器には 2 kg が入っています。 2 つの容器内の水の温度は最初は同じです。 両方の容器が受ける熱量は等しいにもかかわらず、同じ時間内に、一方の容器の水がより速く加熱することがわかります。

したがって、質量が大きいほど、と結論付けられます。 与えられた体、同じ度数だけ温度を下げたり上げたりするには、より多くの熱を消費する必要があります。

物体が冷えると、その質量が大きくなるほど、周囲の物体により多くの熱が放出されます。

満杯のやかんの水を 50°C の温度まで加熱する必要がある場合、同じ体積の水を入れて 100°C まで加熱するよりも、この作業に費やす時間が短縮されることは誰もが知っています。 ケース 1 では、ケース 2 よりも水に与えられる熱が少なくなります。

したがって、加熱に必要な熱量は、 何度体が温まる可能性があります。 次のように結論付けることができます。 熱量は体温の差に直接依存します。

しかし、水を加熱するのではなく、他の物質、たとえば石油、鉛、鉄などを加熱するのに必要な熱量を決定することは可能でしょうか?

一方の容器に水を入れ、もう一方の容器に植物油を入れます。 水と油の質量は等しい。 両方の容器を同じバーナーで均等に加熱します。 植物油と水の初期温度を同じにして実験を始めましょう。 5 分後、加熱された油と水の温度を測定すると、両方の液体が受けた熱量は同じであるにもかかわらず、油の温度が水の温度よりもはるかに高いことがわかります。

明らかな結論は次のとおりです。 加熱すると 等しい質量同じ温度の油と水が必要です 異なる量暖かさ。

そして、私たちはすぐに別の結論を導き出します。物体を加熱するために必要な熱量は、物体自体を構成する物質（物質の種類）に直接依存します。

したがって、物体を加熱する（または冷却時に放出される）のに必要な熱量は、物体の質量、温度の変動性、および物質の種類に直接依存します。

熱量は記号Qで表されます。 異なる種類エネルギー、熱量はジュール (J) またはキロジュール (kJ) で測定されます。

1 kJ = 1000 J

しかし、歴史によれば、エネルギーの概念が物理学に登場するずっと前から、科学者は熱量の測定を始めていました。 当時、熱量を測定するための特別な単位、カロリー（cal）またはキロカロリー（kcal）が開発されました。 この言葉の語源はラテン語で、カロリー - 熱です。

1 kcal = 1000 カロリー

カロリー– これは、1 g の水を 1°C 加熱するのに必要な熱量です。

1 cal = 4.19 J ≈ 4.2 J

1kcal = 4190J ≈ 4200J ≈ 4.2kJ

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このレッスンでは、物体を加熱するために必要な熱量、または物体を冷却するときに放出される熱量を計算する方法を学びます。 これを行うために、これまでのレッスンで得た知識をまとめます。

また、熱量の公式を用いて、この公式から残りの量を表し、他の量を知りながら計算することを学びます。 熱量を計算する解の問題例も考える。

このレッスンでは、物体が加熱されるとき、または冷却されるときに放出される熱量を計算することに専念します。

計算する能力 必要量暖かさはとても大切です。 これは、たとえば、部屋を暖房するために水に与える必要がある熱量を計算する場合に必要になる場合があります。

米。 1. 部屋を暖めるために水に与えなければならない熱量

または、さまざまなエンジンで燃料が燃焼するときに放出される熱量を計算するには、次のようにします。

米。 2. エンジン内で燃料が燃焼するときに発生する熱量

この知識は、たとえば、太陽から放出され地球に降る熱の量を決定するためにも必要です。

米。 3. 太陽が放出して地球に降り注ぐ熱量

熱量を計算するには、次の 3 つのことを知っておく必要があります (図 4)。

• 体重（通常は体重計を使用して測定できます）。
• 身体を加熱または冷却する必要がある温度差（通常は温度計を使用して測定されます）。
• 体の比熱容量（表から決定できます）。

米。 4. 判断するために知っておくべきこと

熱量の計算式は次のようになります。

この式には次の量が含まれます。

ジュール (J) で測定される熱量。

物質の比熱容量は で測定されます。

- 温度差、摂氏で測定されます ()。

熱量を求める問題を考えてみましょう。

タスク

質量数グラムの銅ガラスには、ある温度で体積リットルの水が含まれています。 コップ一杯の水の温度が と等しくなるためには、どのくらいの熱をコップに伝えなければなりませんか?

米。 5. 問題の状況の図解

まずは書いてみましょう ショートコンディション (与えられた)、すべての数量を国際システム (SI) に変換します。

与えられる:	SI
探す：

解決：

まず、この問題を解くために他にどのような量が必要かを決定します。 比熱容量表 (表 1) を使用すると、( 比熱銅、条件によりガラスが銅であるため)、(条件によりガラス内に水があるため、水の比熱容量)。 さらに、熱量を計算するには大量の水が必要であることもわかっています。 状態によりボリュームのみのお渡しとなります。 したがって、表から水の密度を求めます: (表 2)。

テーブル 1. 一部の物質の比熱容量、

テーブル 2. 一部の液体の密度

これで、この問題を解決するために必要なものがすべて揃いました。

最終的な熱量は、銅ガラスを加熱するのに必要な熱量と、その中の水を加熱するのに必要な熱量の合計で構成されることに注意してください。

まず、銅ガラスを加熱するのに必要な熱量を計算してみましょう。

水を加熱するのに必要な熱量を計算する前に、7 年生でおなじみの公式を使用して水の質量を計算しましょう。

これで次のように計算できるようになりました。

次に、次のように計算できます。

キロジュールの意味を思い出してみましょう。 接頭語「キロ」の意味は、 .

答え：.

この概念に関連する熱量と量を求める問題 (いわゆる直接問題) を解くのに便利なように、次の表を使用できます。

必要数量	指定	単位	基本計算式	量の計算式
熱量

家を暖房する方法や熱漏れを減らすためのオプションについて議論するとき、熱とは何か、熱がどのような単位で測定され、どのように伝達され、どのように失われるのかを理解する必要があります。 このページでは、上記すべての問題を検討するために必要な物理コースの基本情報を提供します。

熱はエネルギーを伝達する方法の 1 つです

物体との熱交換の過程で受け取る、または失うエネルギー。 環境、熱量または単に熱と呼ばれます。

厳密には、熱はエネルギー伝達手段の一つであり、系に伝達されたエネルギー量のみが物理的な意味を持ちますが、「熱」という言葉は、熱流、熱容量、熱容量などの確立された科学概念に含まれます。したがって、そのような用語の使用が誤解を招かない限り、「熱」と「熱量」の概念は同義です。 ただし、これらの用語は指定された場合にのみ使用できます。 正確な定義そして、いかなる場合でも、「熱量」は定義を必要としない初期概念の1つと見なすことはできません。 誤解を避けるために、「熱」の概念はエネルギー伝達の方法として正確に理解され、この方法によって伝達されるエネルギーの量は「熱量」の概念で示されます。 「」のような用語は避けることをお勧めします。 熱エネルギー».

熱は物質の内部エネルギーの運動部分であり、この物質を構成する分子と原子の激しい混沌とした動きによって決まります。 温度は分子の動きの強さの尺度です。 特定の温度で物体が持つ熱量は、その質量に依存します。 たとえば、同じ温度では、大きなカップの水は小さなカップよりも多くの熱を含み、バケツの水には多くの熱が含まれています。 冷水お湯の入ったカップよりも多く含まれる可能性があります（ただし、バケツの中の水の温度は低くなります）。

熱はエネルギーの一種であるため、エネルギー単位で測定する必要があります。 で 国際システムエネルギーの SI 単位はジュール (J) です。 熱量の非システム単位であるカロリーを使用することもできます。国際カロリーは 4.1868 J に相当します。

熱交換と熱伝達

熱伝達とは、温度差により物体内の熱、またはある物体から別の物体へ熱を伝達するプロセスです。 熱伝達の強さは物質の特性、温度差に依存し、実験的に確立された自然法則に従います。 効率的に動作する暖房または冷房システム、さまざまなエンジン、発電所、断熱システムを作成するには、熱伝達の原理を知る必要があります。 場合によっては、熱交換が望ましくないこともあります（製錬炉の断熱、 宇宙船など）、他の場合（蒸気ボイラー、熱交換器、台所用品）はできるだけ大きくする必要があります。 熱伝達には、伝導、対流、放射熱伝達の 3 つの主なタイプがあります。

熱伝導率

体内に温度差があると、熱エネルギーが体の熱い部分から冷たい部分へ移動します。 分子の熱運動と衝突によって引き起こされるこのタイプの熱伝達は、熱伝導率と呼ばれます。 ロッドの熱伝導率は次の値によって推定されます。 熱の流れこれは、熱伝導率、熱が伝わる断面積、および温度勾配（ロッドの端の温度差と棒の端の間の距離の比）によって決まります。 熱流の単位はワットです。

一部の物質および材料の熱伝導率
物質と材料 熱伝導率、W/(m^2*K)
金属
アルミニウム ___________________205
ブロンズ_____________________105
タングステン ___________________159
鉄_____________________________67
銅_______________________389
ニッケル____________________________________________58
リード____________________________________________35
亜鉛_______________________113
その他の素材
アスベスト_______________________0.08
コンクリート________________________________0.59
航空______________________0.024
アイダーダウン (ルース) ______0.008
木材(ウォールナット) ________________0.209
おがくず_______________________0.059
ゴム（スポンジ）____________0.038
ガラス_______________________0.75

対流

対流は、空気または液体の塊の移動による熱交換です。 液体や気体に熱を与えると分子運動の激しさが増し、その結果圧力が上昇します。 液体または気体の体積が制限されていない場合、膨張します。 液体 (気体) の局所的な密度が小さくなり、浮力 (アルキメデス) の力のおかげで、媒体の加熱された部分が上方に移動します (これが、室内の暖かい空気がラジエーターから天井まで上昇する理由です)。 パイプを通る流体の流れや平面の周りの流れの単純な場合、対流熱伝達係数は理論的に計算できます。 しかし、媒体の乱流に対する対流の問題に対する解析的な解決策を見つけることはまだ不可能です。

熱放射

3 番目のタイプの熱伝達である放射熱伝達は、この場合の熱は真空を介して伝達されるという点で、熱伝導率や対流とは異なります。 他の熱伝達方法との類似点は、温度差によっても引き起こされるという点です。 熱放射は電磁放射の一種です。

太陽は強力な熱エネルギーの放出体です。 1億5,000万km離れたところでも地球を温めます。 日射強度は約1.37W/m2です。

伝導と対流による熱伝達率は温度に比例し、放射熱流束は温度の 4 乗に比例します。

熱容量

物質が異なれば、熱を蓄える能力も異なります。 これは分子構造と密度によって決まります。 物質の単位質量の温度を 1 度 (1 °C または 1 K) 上昇させるのに必要な熱量は、比熱容量と呼ばれます。 熱容量は J/(kg K) で測定されます。

通常、一定体積における熱容量（ 履歴書) と熱容量 一定の圧力 (P付き）、加熱プロセス中に物体の体積または圧力がそれぞれ一定に維持される場合。 たとえば、風船内の 1 グラムの空気を 1 K 加熱するには、風船に与えられるエネルギーの一部が空気の膨張に費やされるため、硬い壁を持つ密閉容器内で同じ加熱を行う場合よりも多くの熱が必要になります。加熱ではありません。 一定の圧力で加熱すると、熱の一部は物体の膨張仕事を生み出すために使用され、一部は内部エネルギーを増加させるために使用されますが、一定の体積で加熱すると、熱のすべてが内部エネルギーの増加に費やされます。 これによると S R常に以上 履歴書。 液体と固体の違いは、 S Rそして 履歴書比較的小さい。

サーマルマシン

熱エンジンは熱を変換する装置です。 役に立つ仕事。 このような機械の例には、コンプレッサー、タービン、蒸気、ガソリン、ジェット エンジンなどがあります。 最も有名な熱機関の 1 つは、現代の火力発電所で使用されている蒸気タービンです。 このような発電所の簡略図を図 1 に示します。

米。 1. 化石燃料で稼働する蒸気タービン発電所の簡略図。

作動流体である水は、化石燃料 (石炭、石油、または天然ガス) を燃焼させることによって加熱された蒸気ボイラーで過熱蒸気に変換されます。 蒸気 高圧蒸気タービンのシャフトを回転させ、発電機を駆動して電気を生成します。 排気蒸気は流水で冷却されると凝縮し、熱の一部を吸収します。 次に、水は冷却塔に供給され、ここから熱の一部が大気中に放出されます。 凝縮水はポンプを使用して蒸気ボイラーに戻され、サイクル全体が繰り返されます。

熱機関の別の例は家庭用冷蔵庫であり、その図を図に示します。 2.

冷蔵庫や家庭用エアコンでは、そのエネルギーを外部から供給します。 コンプレッサーは、冷蔵庫の作動物質であるフレオン、アンモニア、二酸化炭素の温度と圧力を高めます。 過熱されたガスは凝縮器に供給され、そこで冷却されて凝縮し、熱を環境に放出します。 凝縮器パイプから出た液体は絞り弁を通って蒸発器に入り、その一部が蒸発し、温度が急激に低下します。 蒸発器は冷凍室から熱を奪い、パイプ内の作動流体を加熱します。 この液体はコンプレッサーによって凝縮器に供給され、このサイクルが再び繰り返されます。

熱容量- これは、1度加熱されたときに体が吸収する熱量です。

物体の熱容量は大文字で表されます。 ラテン文字 と.

物体の熱容量は何に依存しますか? まずはその質量から。 たとえば、1 キログラムの水を加熱する場合、200 グラムの水を加熱する場合よりも多くの熱が必要になることは明らかです。

物質の種類についてはどうですか？ 実験をしてみましょう。 同じ容器を 2 つ用意し、一方には 400 g の水を注ぎ、もう一方には水を注ぎましょう。 植物油重さが400gなので、同じバーナーを使って加熱してみましょう。 温度計の測定値を観察すると、オイルが急速に加熱されることがわかります。 水と油を同じ温度に加熱するには、水をより長く加熱する必要があります。 しかし、水を加熱する時間が長ければ長いほど、バーナーからより多くの熱を受け取ります。

したがって、同じ質量を加熱するには 異なる物質同じ温度に達するのに必要な熱量は異なります。 物体を加熱するために必要な熱量、つまりその熱容量は、物体を構成する物質の種類によって異なります。

したがって、たとえば、重さ1 kgの水の温度を1℃上げるには、同じ質量を1℃加熱するには4200 Jに等しい熱量が必要です。 ひまわり油必要な熱量は1700Jです。

物理量物質1kgを1℃加熱するのに必要な熱量を示すものを 比熱容量この物質の。

各物質には独自の比熱容量があり、ラテン文字 c で表され、ジュール/キログラム度 (J/(kg °C)) で測定されます。

同じ物質でも、凝集状態（固体、液体、気体）が異なると比熱容量は異なります。 たとえば、水の比熱容量は 4200 J/(kg °C)、氷の比熱容量は 2100 J/(kg °C) です。 固体状態のアルミニウムの比熱容量は 920 J/(kg - °C)、液体状態では 1080 J/(kg - °C) です。

水の比熱容量は非常に大きいことに注意してください。 したがって、夏には加熱される海や海の水は空気から吸収されます。 たくさんの熱。 このおかげで、大きな水域の近くにある場所では、夏は水から離れた場所ほど暑くありません。

物体を加熱するために必要な熱量、または冷却中に物体から放出される熱量の計算。

上記のことから、物体を加熱するのに必要な熱量は、物体を構成する物質の種類 (つまり、比熱容量) と物体の質量に依存することが明らかです。 熱量は体温を何度上げるかによって決まることも明らかです。

したがって、物体を加熱するために必要な熱量、または物体が冷却中に放出する熱量を決定するには、物体の比熱容量にその質量と、最終温度と初期温度の差を掛ける必要があります。

Q= cm (t 2 -t 1),

どこ Q- 熱量、 c- 比熱容量、 メートル- 体重、 t1- 初期温度、 t2- 最終温度。

体が温まると t2> t1したがって Q >0 。 体が冷えると t 2i< t1したがって Q< 0 .

物体全体の熱容量が分かれば と, Q次の式で決定されます。 Q = C (t 2 - t1)。

２２）融解：定義、融解または凝固のための熱量の計算、融解比熱、ｔ ０ （Ｑ）のグラフ。

熱力学

エネルギーの伝達、つまりある種類のエネルギーから別の種類のエネルギーへの変換パターンを研究する分子物理学の分野。 分子動力学理論とは異なり、熱力学では次のことが考慮されません。 内部構造物質とマイクロパラメータ。

熱力学システム

それは、相互に、または環境とエネルギー (仕事または熱の形で) を交換する物体の集合です。 たとえば、やかん内の水は冷却され、水とやかんの間で熱が交換され、やかんの熱が環境と交換されます。 ピストンの下にガスが入ったシリンダー: ピストンが仕事を実行し、その結果、ガスがエネルギーを受け取り、そのマクロパラメータが変化します。

熱量

これ エネルギー、システムは熱交換プロセス中にこれを受け取ったり放出したりします。 記号 Q で示され、他のエネルギーと同様にジュール単位で測定されます。

さまざまな熱交換プロセスの結果、伝達されるエネルギーは独自の方法で決定されます。

暖房と冷房

このプロセスは、システムの温度の変化によって特徴付けられます。 熱量は次の式で決まります。

物質の比熱容量暖まるのに必要な熱量で測定される 質量の単位この物質の1Kによる。 1kgのガラスと1kgの水を加熱するには、必要なエネルギー量が異なります。 比熱容量は既知の量であり、すべての物質についてすでに計算されています。物理表の値を参照してください。

物質Cの熱容量- これは、質量を 1K 考慮せずに物体を加熱するのに必要な熱量です。

溶解と結晶化

融解とは、物質が固体状態から液体状態に変化することです。 逆転移を結晶化といいます。

破壊に費やされるエネルギー 結晶格子式によって決定される物質

融解比熱は各物質の既知の値です。物理表の値を参照してください。

気化（蒸発または沸騰）と凝縮

蒸発とは、物質が液体（固体）状態から気体状態に変化することです。 逆のプロセスを凝縮といいます。

蒸発比熱は各物質の既知の値です。物理表の値を参照してください。

燃焼

物質が燃えるときに放出される熱量

燃焼比熱は各物質の既知の値です。物理表の値を参照してください。

閉じられ断熱的に隔離された物体システムの場合、熱平衡方程式が満たされます。 熱交換に参加するすべての物体が授受する熱量の代数的合計はゼロに等しくなります。

Q 1 +Q 2 +...+Q n =0

23) 液体の構造。 表層。 表面張力：発現例、計算例、表面張力係数。

時々、任意の分子が近くの空いている場所に移動することがあります。 このような液体の飛び込みは非常に頻繁に発生します。 したがって、分子は結晶のように特定の中心に結合せず、液体の体積全体にわたって移動できます。 これは液体の流動性を説明します。 近接して配置された分子間の強い相互作用により、それらは複数の分子を含む局所的な（不安定な）規則的なグループを形成することがあります。 この現象はと呼ばれます 近い注文(図3.5.1)。

係数 β は次のように呼ばれます。 体積膨張の温度係数 。 液体のこの係数は固体の場合の数十倍です。 たとえば、温度 20 °C における水の場合、β in ≈ 2 10 – 4 K – 1、鋼の場合 β st ≈ 3.6 10 – 5 K – 1、石英ガラスの場合 β kv ≈ 9 10 – 6 K - 1 。

水の熱膨張は、地球上の生命にとって興味深い、重要な異常をもたらします。 4 °C 未満の温度では、温度が低下するにつれて水は膨張します (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

水は凍ると膨張するので、凍った水域の表面には氷が浮かんだままになります。 氷の下の凍った水の温度は0℃です。 貯水池の底のより密度の高い水の層では、温度は約 4 °C です。 このおかげで、生命は凍った貯水池の水の中に存在することができます。

ほとんど 興味深い機能液体は存在です 自由表面 。 液体は、気体とは異なり、注がれた容器の全容積を満たすわけではありません。 液体と気体（または蒸気）の間に界面が形成されます。 特別な条件圧縮率が非常に低いため、より高密度に充填された表面層が存在しても、液体の体積に目立った変化は生じないことに留意する必要があります。 分子が表面から液体中に移動すると、分子間相互作用の力が働きます。 ポジティブな仕事。 逆に、一定数の分子を液体の深部から表面に引き出す（つまり、液体の表面積を増やす）には、外力が正の仕事Δを実行する必要があります。 あ外部、変化Δに比例 S表面積：

力学から、系の平衡状態はその位置エネルギーの最小値に対応することが知られています。 したがって、液体の自由表面はその面積を減少させる傾向があるということになります。 このため、液体の自由滴は球形になります。 液体は、その表面に接線方向に作用する力がこの表面を収縮 (引っ張り) しているかのように動作します。 これらの力は次のように呼ばれます 表面張力 .

表面張力の存在により、液体の表面は弾性を持った引き伸ばされた膜のように見えますが、唯一の違いは、膜の弾性力がその表面積 (つまり、膜の変形方法) と表面張力に依存することです。力 依存しないでください液体の表面積に。

石鹸水などの一部の液体には、薄い膜を形成する能力があります。 よく知られているシャボン玉は規則的な球形をしていますが、これも表面張力の影響を示しています。 入っている場合 石鹸液片側の可動式ワイヤーフレームを下げると、フレーム全体が液体の膜で覆われます (図 3.5.3)。

表面張力はフィルムの表面を小さくする傾向があります。 フレームの可動側のバランスをとるためには、フレームに外力を加える必要があります。力の影響でクロスバーがΔだけ移動すると、 バツ、その後、作業 Δ が実行されます あ vn = F vn Δ バツ = Δ Ep = σΔ S、ここでΔ S = 2LΔ バツ– 石鹸膜の両面の表面積が増加します。 力の係数と は同じであるため、次のように書くことができます。

したがって、表面張力係数 σ は次のように定義できます。 表面を境界づける線の単位長さあたりに作用する表面張力の係数.

液滴や内部では表面張力の作用により、 シャボン玉過圧Δが発生する p。 心の中で半径の球状の滴を切り取った場合 R 2 つの半分に分ける場合、長さ 2π の切断境界に適用される表面張力の作用により、それぞれが平衡状態になければなりません。 Rそして強さ 過圧、領域 π に作用 R 2 つのセクション (図 3.5.4)。 平衡状態は次のように書かれます。

これらの力が液体自体の分子間の相互作用の力よりも大きい場合、液体は 濡れる表面 固体。 この場合、液体は、特定の液体と固体のペアの特徴である特定の鋭角 θ で固体の表面に近づきます。 角度 θ は次のように呼ばれます。 接触角 。 液体分子間の相互作用の力が固体分子との相互作用の力を超える場合、接触角 θ は鈍角になります (図 3.5.5)。 この場合、彼らは液体だと言います 濡れない固体の表面。 で 完全な濡れθ = 0、で 完全な非湿潤性θ = 180°。

毛細管現象小さな直径の管の中の液体の上昇または下降と呼ばれます - 毛細血管。 湿潤液体は毛細管を通って上昇し、非湿潤液体は下降します。

図では、 3.5.6 は、特定の半径の毛細管を示しています r、下端で密度ρの湿潤液中に下げられます。 キャピラリーの上端は開いています。 キャピラリー内の液体の上昇は、キャピラリー内の液体の柱に作用する重力の大きさが合力と等しくなるまで続きます。 F n 液体と毛細管の表面との接触境界に沿って作用する表面張力： F t = F n、ここで F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π r cosθ。

これは次のことを意味します:

完全に非濡れの場合、θ = 180°、cos θ = –1、したがって、 h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

水はきれいなガラス表面をほぼ完全に濡らします。 逆に、水銀はガラス表面を完全に濡らすことはありません。 したがって、ガラス毛細管内の水銀レベルは容器内のレベルよりも低下します。

24) 蒸発：定義、種類（蒸発、沸騰）、蒸発と凝縮の熱量の計算、蒸発の比熱。

蒸発と凝縮。 物質の分子構造の考え方に基づいて蒸発現象を解説。 蒸発の比熱。 その単位。

液体が気体になる現象をこういいます 気化。

蒸発 - 開いた表面から起こる蒸発のプロセス。

液体分子は さまざまな速度で。 分子が液体の表面に到達すると、隣接する分子の引力に打ち勝って液体から飛び出す可能性があります。 放出された分子は蒸気を形成します。 液体の残りの分子は衝突すると速度が変化します。 同時に、一部の分子は液体から飛び出すのに十分な速度を獲得します。 このプロセスは継続するため、液体はゆっくりと蒸発します。

※液体の種類により蒸発速度は異なります。 分子がより弱い力で引き付けられる液体は、より速く蒸発します。

※蒸発はどんな温度でも起こります。 しかし、高温では蒸発が早くなります .

※蒸発速度は表面積によって異なります。

※風（空気の流れ）があると蒸発が早くなります。

蒸発中、内部エネルギーは減少します。 蒸発中に液体から高速分子が離れるため、残りの分子の平均速度は低下します。 これは、外部からのエネルギーの流入がなければ、液体の温度が低下することを意味します。

蒸気が液体に変わる現象をこう呼ぶ 結露。 それはエネルギーの解放を伴います。

雲の形成は水蒸気の凝縮によって説明されます。 地上に上昇した水蒸気は、空気の上層の冷たい層に小さな水滴からなる雲を形成します。

気化比熱 - 物理的な 1kgの液体を温度を変えずに蒸気に変えるのに必要な熱量を示す値。

ウド。 気化熱 文字Lで示され、J/kgで測定されます。

ウド。 水の蒸発熱：L=2.3×10 6 J/kg、アルコール L=0.9×10 6

液体を蒸気に変えるのに必要な熱量：Q = Lm

仕事をせずに、ある体から別の体にエネルギーを伝達するプロセスは、と呼ばれます 熱交換または 熱伝達。 熱交換は温度の異なる物体間で起こります。 異なる温度の物体間に接触が確立されると、内部エネルギーの一部がより高い温度で物体から伝達されます。 高温体温が下がった身体に。 熱交換の結果として体に伝達されるエネルギーは、 熱量.

物質の比熱容量:

熱伝達プロセスに仕事が伴わない場合、熱力学の第一法則に基づいて、熱量は物体の内部エネルギーの変化に等しくなります。

分子のランダムな並進運動の平均エネルギーは絶対温度に比例します。 物体の内部エネルギーの変化は、すべての原子または分子のエネルギー変化の代数的合計に等しく、その数は物体の質量に比例するため、内部エネルギーの変化は次のようになります。熱量は質量と温度変化に比例します。

この方程式の比例係数は次のように呼ばれます。 物質の比熱容量。 比熱容量は、1kgの物質を1Kで加熱するのに必要な熱量を示します。

熱力学での作業:

力学では、仕事は力と変位の係数とそれらの間の角度の余弦の積として定義されます。 動いている物体に力が作用すると仕事が発生し、その運動エネルギーの変化と等しくなります。

熱力学では、物体全体の動きは考慮されず、巨視的な物体の各部分の相互の動きについて話しています。 その結果、物体の体積は変化しますが、速度はゼロのままです。 熱力学における仕事は力学と同じ方法で定義されますが、物体の運動エネルギーの変化ではなく、その内部エネルギーの変化に等しいです。

仕事（圧縮または膨張）が行われると、気体の内部エネルギーが変化します。 その理由は次のとおりです。 ガス分子が動いているピストンと弾性衝突すると、その運動エネルギーが変化します。

膨張中にガスが行う仕事を計算してみましょう。 ガスはピストンに力を及ぼします
、 どこ - ガス圧力、および - 表面積 ピストン 気体が膨張するとピストンが力の方向に動きます 近距離
。 距離が小さい場合、ガス圧力は一定であると考えることができます。 ガスによって行われる仕事は次のとおりです。

どこ
- ガス量の変化。

気体が膨張する過程では、力と変位の方向が一致するため、正の仕事をします。 膨張プロセス中に、ガスは周囲の物体にエネルギーを放出します。

外部物体が気体に対して行う仕事は、符号が異なるだけで気体が行う仕事とは異なります。
、強度があるので は気体に作用し、力と反対になります。 、ガスがピストンに作用し、係数がそれに等しい (ニュートンの第 3 法則)。 そして動きは同じままです。 したがって、外力の働きは次のようになります。

.

熱力学の第一法則:

熱力学の第一法則は、熱現象に拡張されたエネルギー保存の法則です。 エネルギー保存の法則: 自然界のエネルギーは無から生じたり、消滅したりすることはありません。エネルギーの量は変化せず、ある形式から別の形式に移行するだけです。

熱力学では、重心が実質的に変化しない物体を考慮します。 このような物体の機械的エネルギーは一定のままであり、変化できるのは内部エネルギーのみです。

内部エネルギーは、熱伝達と仕事の 2 つの方法で変化します。 一般に、内部エネルギーは熱伝達と行われた仕事の両方によって変化します。 熱力学の第一法則は、このような一般的なケースに対して正確に定式化されます。

ある状態から別の状態に移行する際のシステムの内部エネルギーの変化は、外力の仕事とシステムに伝達される熱量の合計に等しくなります。

システムが隔離されている場合、そのシステムでは仕事は行われず、周囲の物体と熱交換も行われません。 熱力学の第一法則によると 孤立系の内部エネルギーは変化しない.

それを考えると
、熱力学の第一法則は次のように書くことができます。

システムに伝達される熱量は、システムの内部エネルギーを変化させ、システムによって外部物体に仕事を実行します。.

熱力学の第二法則: 両方のシステムまたは周囲の物体に同時に変化がなければ、より冷たいシステムからより高温のシステムに熱を伝達することは不可能です。