Daugelis metalų ir lydinių, kaitinami iki aukštos temperatūros, tampa plastiški. Geležis, plienas, varis, aliuminis, magnis, žalvaris, aliuminis-geležies bronza, duraliuminis ir kai kurie kiti metalai bei lydiniai kaitinami įgyja galimybę kalti ir be sunaikinimo keičia savo formą. Kiti metalai ir lydiniai, pavyzdžiui, pilkasis ketus, alavo bronza, cinko lydiniai, kaitinant neįgyja gebėjimo deformuotis, tampa trapūs ir lūžta nuo smūgio ir suspaudimo. Kalbant apie geležį ir plieną, kuo aukštesnė šildymo temperatūra, tuo didesnis plastiškumas. Taigi, pavyzdžiui, plienui, pašildytam iki. 950°, kalimo jėgos reikės 2,2 karto daugiau nei iki 1200° įkaitintam plienui, o iki 700° įkaitintam plienui – 4,5 karto didesnės jėgos.
Beje, plastiškumo pagerėjimas reiškia kaitinimo temperatūrą, viršijančią 600 °, ty kai pliene pradeda įvykti vidinės transformacijos, kurios bus išsamiai aptartos vėliau. Kaitinant nuo kambario temperatūros, t.y. nuo 15° iki 600°, plieno stipris nesikeičia taip pat, būtent: iki 300° temperatūros anglinio plieno atsparumas tempimui padidėja ir tik kaitinant virš 300 ° ar pradeda mažėti. Ho, gavęs padidėjusį tempimo stiprumą maždaug 300 ° temperatūroje, plienas tokioje temperatūroje tampa trapus ir įgauna, kaip sakoma, mėlyną trapumą.
Esant temperatūrai, artimai 600°, plieno atsparumas tempimui sumažėja labai smarkiai. Taigi, jei imame įprastą 45 klasės anglinį plieną, jo tempiamasis stipris sumažėja nuo 60 kg / mm2 esant 15 ° iki 25 kg / mm2 esant 600 °, ty daugiau nei du kartus. Esant aukštesnei nei 600° temperatūrai, tempiamasis stipris mažėja lėčiau, bet vis tiek labai reikšmingas. Taigi, esant 700° temperatūrai, 45 klasės plieno tempiamasis stipris yra 15 kg/mm2; esant 1000°-5,5 kg/mm2; esant 1200° - 2,5 kg/mm2; esant 1300° - 2,0 kg/mm2. Taigi iki 1200-1300° temperatūros įkaitinto plieno stiprumas, lyginant su šaltuoju, sumažėja apie 25-30 kartų.
Kaitinant spalvotuosius metalus ir lydinius, pastebimas panašus vaizdas. Vienintelis skirtumas yra tas, kad kadangi jų lydymosi temperatūra yra žemesnė nei plieno, visos jų kritinės temperatūros pasislenka žemyn. Pavyzdžiui, kaitinant iki 800°, vario stiprumas sumažėja 6-7 kartus, aliuminio stiprumas kaitinant iki 600° sumažėja 30-35 kartus.
Taigi kaitinami metalai tampa 25-35 kartus mažiau patvarūs. Vadinasi, kaitinant, jų deformacijai reikia maždaug tiek pat kartų mažiau pastangų ir energijos sąnaudų.
Jei plienas kaitinamas dar toliau, t.y. iki dar aukštesnės temperatūros - virš 1300 °, tada grūdeliai tampa labai dideli ir gali prasidėti greitas jų tirpimas. Tam dažnai užkerta kelią pati krosnis, kuri negali užtikrinti plieno lydymui būtinos temperatūros – daugiau nei 1400 °. Kai grūdeliai ar kristalai pradeda tirpti, deguonis iš oro prasiskverbs į tarpkristalinę erdvę, sudarydamas trapią geležies oksidų plėvelę. ant grūdų veidų. Metalas pirmiausia pradeda griūti ant paviršiaus, o tada sunaikinimas prasiskverbia į ruošinio gylį. Tai yra plieno perdegimas. Norint išvengti perdegimo, kuris yra nepataisomas defektas, reikia tiksliai žinoti, kokią aukščiausią temperatūrą gali duoti krosnis, ir užtikrinti, kad šioje temperatūroje ruošiniai būtų kaitinami tik nustatytą trumpą laiką.
Pasikeitus struktūrai, keičiasi ir mechaninės metalo savybės. Kuo didesni grūdeliai, tuo mažesnis plieno stiprumas ir ne tik dėl savo metalo, bet ir dėl tarpkristalinės erdvės, kurioje yra įvairios, mažiau patvarios nemetalinės medžiagos, tokios kaip siera ir fosforas, ištirpsta žemoje temperatūroje. Įkaitintas metalas su padidintais kristalais lengviau ištempiamas, todėl suspaudimui reikia mažesnės jėgos.
Dauguma medžiagų linkusios plėstis kaitinant. Tai gana lengva paaiškinti mechaninės šilumos teorijos požiūriu. Anot jos, kaitinant medžiagos atomai ir molekulės pradeda judėti greičiau. Kietose medžiagose atominiai virpesiai pasiekia didesnę amplitudę ir jiems reikia daugiau laisvos vietos. Dėl to kūnas plečiasi.
Tas pats procesas vyksta su skysčiais ir dujomis. Tai yra, dėl temperatūros padidėjimo padidėja laisvųjų molekulių šiluminio judėjimo greitis, o kūnas plečiasi. Atvėsęs kūnas atitinkamai susitraukia. Tai pasakytina apie beveik visas medžiagas. Išskyrus vandenį.
Atvėsus nuo 0 iki 4°C, vanduo plečiasi. Ir kaitinant susitraukia. Kai vandens temperatūros žyma pasiekia 4°C, tuo momentu vanduo turi didžiausią tankį, kuris yra 1000 kg/m3. Jei temperatūra yra žemesnė arba aukštesnė už šį ženklą, tada tankis visada yra šiek tiek mažesnis.
Dėl šios savybės rudenį ir žiemą nukritus oro temperatūrai giluminiuose vandens telkiniuose vyksta įdomus procesas. Atvėsęs vanduo grimzta žemiau į dugną, bet tik tol, kol jo temperatūra pasiekia +4oC. Būtent dėl šios priežasties dideliuose vandens telkiniuose šaltesnis vanduo yra arčiau paviršiaus, o šiltesnis grimzta į dugną. Tad žiemą užšąlant vandens paviršiui, gilesniuose sluoksniuose ir toliau palaikoma 4oC temperatūra. Dėl šios akimirkos žuvys gali saugiai žiemoti ledu padengtų rezervuarų gelmėse.
Vandens plėtimosi įtaka klimatui
Išskirtinės šildomo vandens savybės daro didelę įtaką Žemės klimatui, nes apie 79% mūsų planetos paviršiaus yra padengta vandeniu. Dėl saulės spindulių įkaista viršutiniai sluoksniai, kurie vėliau krenta žemiau, o jų vietoje yra šalti sluoksniai. Tie, savo ruožtu, palaipsniui įkaista ir nugrimzta arčiau dugno.Taigi vandens sluoksniai nuolat keičiasi, o tai lemia tolygų kaitinimą, kol pasiekiama maksimalią tankį atitinkanti temperatūra. Tada, kai įkaista, viršutiniai sluoksniai tampa mažiau tankūs ir nebegrimzta žemyn, o lieka viršuje ir tik palaipsniui tampa šiltesni. Dėl šio proceso didžiulius vandens sluoksnius gana lengvai sušildo saulės spinduliai.
Kūno tūris yra tiesiogiai susijęs su medžiagos tarpatominiu arba tarpmolekuliniu atstumu. Atitinkamai, apimtis didėja dėl šių atstumų padidėjimo dėl įvairių veiksnių. Vienas iš šių veiksnių yra karštis.
Jums reikės
- Fizikos vadovėlis, popieriaus lapas, pieštukas.
Instrukcija
Perskaitykite vadovėlyje, kaip išsidėsto skirtingos agregacijos būsenos medžiagos. Kaip žinote, viena medžiagos agregacijos būsena skiriasi nuo kitos akivaizdžiais išoriniais skirtumais, pavyzdžiui, tokiais kaip kietumas, sklandumas, masė ar tūris. Jei pažvelgsite į kiekvienos rūšies medžiagų vidų, pastebėsite, kad skirtumas išreiškiamas tarpatominiais arba tarpmolekuliniais atstumais.
Atkreipkite dėmesį, kad tam tikro tūrio dujų masė visada yra mažesnė už tos pačios masės masę, o tai, savo ruožtu, visada yra mažesnė už kieto kūno masę. Tai rodo, kad medžiagos dalelių, kurios telpa į tūrio vienetą, skaičius yra daug mažesnis dujoms nei skysčiams ir net mažiau nei kietoms medžiagoms. Priešingu atveju galime sakyti, kad kietesnių medžiagų dalelių koncentracija visada yra didesnė nei mažiau kietų, ypač skystų ar dujinių. Tai reiškia, kad kietosios medžiagos savo struktūroje turi tankesnį atomų paketą, mažesnį atstumą tarp dalelių nei, tarkime, skysčių ar dujų.
Prisiminkite, kas nutinka metalams, kai jie yra kaitinami. Jie ištirpsta ir įgyja takumo savybę. Tai yra, metalai tampa skysčiais. Jei atliksite eksperimentą, pamatysite, kad lydymosi metu padidėja metalinės medžiagos tūris. Taip pat atsiminkite, kas nutinka vandeniui, kai jis šildomas ir virinamas. Vanduo virsta garais, tai yra dujinė vandens būsena. Yra žinoma, kad garų tūris yra daug didesnis nei pradinio skysčio tūris. Taigi, kaitinant kūnus, didėja tarpatominis arba tarpmolekulinis atstumas, tai patvirtina eksperimentai.
Kuo aukštesnė temperatūra, tuo aktyviau juda medžiagos molekulės (kad ir kokia ji būtų – dujinė, skysta ar kieta). Visos molekulės nuolat juda, nebent temperatūra nukrenta iki minus 273°C. Ši temperatūra, vadinama absoliučiu nuliu, pasiekiama, kai visiškai nutrūksta visas molekulinis judėjimas.Jei žiemos vakarą žvarbiame šaltyje išnešite į lauką puodelį verdančio vandens, puodelį iki tokios pat temperatūros pašildyto smėlio ir didelę statinę šilto vandens, po kurio laiko bus galima pamatyti, kad smėlis atvės. pirmiausia iki 0 ° C, tada vanduo puodelyje užšals, o ledas ant statinės atsiras paskutinis. Aušinimo greičiui, be temperatūros, įtakos turi ir objekto dydis.
Jei pašildysite indą su ledu, temperatūra nepakils aukščiau nulio, kol visas ledas neištirps. Ledas tirpsta 0°C temperatūroje, o vanduo ima stingti esant tokiai pat temperatūrai.
Kartais išėjus iš namų pagalvoji, kad lauke šilta, bet kurį laiką pavaikščiojęs supranti, kad iš tiesų gana šalta. Jei karštą vasaros dieną nusileisi į rūsį, atrodys, kad ten labai šalta, nors temperatūra ten plius 2CGS. Žmogaus pojūčiai nėra geriausias temperatūros matavimo metodas.
Paimkime virtuvėje tris puodelius ir į vieną pilame karštą, bet neužplikantį vandenį, į kitą šiltą, į trečią – šaltą. Dabar nuleidžiame kairės rankos pirštą į karštą, o dešinę - į šaltą vandenį. Verta palaukti, kol pirštai pripras prie vandens, kuriame jie nuleisti, temperatūros. Dabar tuo pačiu metu nuimkite pirštus nuo puodelių ir įdėkite juos į puodelį šilto vandens. Pasirodo, pirštas, kuris buvo karštame vandenyje, tapo šaltas, o pirštas nuo šalto vandens, priešingai, sušilo šiltame vandenyje.
Šilto vandens temperatūrą galima tiksliai išmatuoti termometru, o mūsų pojūčiai labai priklauso nuo sąlygų, kuriomis buvome prieš eksperimentą.
Dauguma termometrų veikia pagal paprastą medžiagos savybę kaitinant plėstis ir aušinant susitraukti.
Patirtis su skirtingos temperatūros vandeniu
tyrimų institutai. Pačiame pirmajame termometre įprastas oras buvo paimtas kaip besiplečianti ir susitraukianti medžiaga. Šį termometrą išrado „Galileo“. Šis prietaisas buvo apversta kolba su oru, nuleista kakleliu į indą su vandeniu. Prietaisas nebuvo tikslus, nes termometro rodmenys priklausė nuo permainingų orų, o būtent nuo atmosferos slėgio. Tačiau tai taip pat buvo svarbus žingsnis į priekį. Galileo termometras leido išmatuoti karščiuojančio paciento temperatūrą. Taigi pirmą kartą buvo įdėtas termometras.
Kituose termometrų modeliuose vietoj oro buvo pradėtas naudoti tamsintas skystis. Bet ir šie įrenginiai neveikė gerai, nes skystis išgaravo. Termometrai tikrai įžengė į žmogaus gyvenimą, kai vienas iš Galilėjaus mokinių sumanė išlituoti vamzdelį skysčiu.
Galileo termometras. Piešinys iš rankraščio
Skirtingiems tikslams yra skirtingi termometrai. Daugumoje termometrų, kuriuos galima rasti žmogaus namuose, yra alkoholio arba gyvsidabrio. Alkoholis užšąla esant minus 112°C, o užverda plius 72°C temperatūroje. Dėl to alkoholis yra patogus lauko termometrams.
griovys. Gyvsidabris užšąla esant minus 39°C, todėl gyvsidabrio termometrai negali būti naudojami vietovėse, kuriose yra labai žema temperatūra, tačiau jis verda 357°C temperatūroje, todėl labai patogu matuoti aukštą temperatūrą. Taip išdėstyti cheminiai ir techniniai termometrai aukštai temperatūrai matuoti.
Medicininiuose termometruose taip pat naudojamas gyvsidabris, todėl jie yra tikslesni. Kad termometre esantis gyvsidabris nenugrimztų, kol gydytojas neša termometrą į akis, termometro apačioje, prie rutulio, esanti anga yra labai maža. Todėl norint priversti gyvsidabrį praeiti pro jį prieš matuojant kūno temperatūrą, reikia papurtyti termometrą.
Vienas tiksliausių termometrų yra dujos. Jie leidžia išmatuoti temperatūrą nuo absoliutaus nulio iki pusantro tūkstančio laipsnių.
USE kodifikatoriaus temos: agreguotų medžiagų būsenų kitimas, lydymasis ir kristalizacija, garavimas ir kondensacija, skysčio virimas, fazių virsmų energijos kitimas.
Ledas, vanduo ir vandens garai yra trijų pavyzdžiai agregatinės būsenos medžiagos: kietos, skystos ir dujinės. Kokioje agregacijos būsenoje yra ši medžiaga - priklauso nuo jos temperatūros ir kitų išorinių sąlygų, kuriose ji yra.
Pasikeitus išorinėms sąlygoms (pavyzdžiui, jei dėl šildymo ar vėsinimo padidėja arba sumažėja vidinė kūno energija), gali įvykti faziniai perėjimai – organizmo substancijos agreguotų būsenų pokyčiai. Mus sudomins šie dalykai fazių perėjimai.
Tirpimas(kietas skystis) ir kristalizacija(skysta kieta medžiaga).
garinimas(skysti garai) ir kondensacija(skystis garais).
Lydymasis ir kristalizacija
Dauguma kietųjų medžiagų yra kristalinis, t.y. turėti kristalinė gardelė- griežtai apibrėžtas, periodiškai pasikartojantis jo dalelių išdėstymas erdvėje.
Kristalinės kietosios medžiagos dalelės (atomai arba molekulės) sukelia šiluminius virpesius netoli fiksuotų pusiausvyros padėčių - mazgai kristalinė gardelė.
Pavyzdžiui, valgomosios druskos kristalinės gardelės mazgai yra „trimačio languoto popieriaus“ kubinių langelių viršūnės (žr. 1 pav., kur didesni rutuliukai žymi chloro atomus (vaizdas iš en.wikipedia.org. )); jei leisite vandeniui išgaruoti iš druskos tirpalo, tai likusi druska bus mažų kubelių krūva.
Ryžiai. 1. Kristalinė gardelė
tirpstantis vadinamas kristalinės kietosios medžiagos pavertimu skysčiu. Galite ištirpdyti bet kurį kūną - tam reikia jį pašildyti lydymosi temperatūra, kuris priklauso tik nuo kūno medžiagos, bet ne nuo jo formos ar dydžio. Tam tikros medžiagos lydymosi temperatūrą galima nustatyti iš lentelių.
Priešingai, jei skystis atvėsinamas, anksčiau ar vėliau jis virs kietu pavidalu. Skysčio pavertimas kristaline kieta medžiaga vadinamas kristalizacija arba grūdinimas. Taigi lydymasis ir kristalizacija yra tarpusavyje atvirkštiniai procesai.
Temperatūra, kurioje skystis kristalizuojasi, vadinama kristalizacijos temperatūra. Pasirodo, kristalizacijos temperatūra lygi lydymosi temperatūrai: tokioje temperatūroje gali vykti abu procesai. Taigi, kai ledas tirpsta ir vanduo kristalizuojasi; kas tiksliaiįvyksta kiekvienu konkrečiu atveju – priklauso nuo išorinių sąlygų (pavyzdžiui, ar į medžiagą tiekiama šiluma, ar iš jos pašalinama).
Kaip vyksta lydymasis ir kristalizacija? Koks jų mechanizmas? Kad suprastume šių procesų esmę, panagrinėkime kūno temperatūros priklausomybės nuo laiko grafikus, kai jis šildomas ir atšaldomas – vadinamuosius lydymosi ir kristalizacijos grafikus.
Lydymosi diagrama
Pradėkime nuo lydymosi grafiko (2 pav.). Tegul pradiniu laiko momentu (grafiko tašku) kūnas yra kristalinis ir turi tam tikrą temperatūrą.
Ryžiai. 2. Lydymosi diagrama
Tada kūnui pradedama tiekti šiluma (tarkim, kūnas buvo dedamas į lydymosi krosnį), o kūno temperatūra pakyla iki reikšmės – duotosios medžiagos lydymosi temperatūros. Tai yra siužeto skyrius.
Šioje srityje kūnas gauna šilumos kiekį
kur yra kietosios medžiagos savitoji šiluma, yra kūno masė.
Pasiekus lydymosi temperatūrą (taške ), situacija kokybiškai pasikeičia. Nepaisant to, kad šiluma ir toliau tiekiama, kūno temperatūra nesikeičia. Vyksta vietoje tirpstantis kūnas – jo laipsniškas perėjimas iš kietos būsenos į skystą. Teritorijos viduje yra kietos ir skystos medžiagos mišinys, ir kuo arčiau taško, tuo mažiau lieka kietų medžiagų ir atsiranda daugiau skysčio. Galiausiai tam tikru momentu iš pirminio kieto kūno nieko neliko: jis visiškai virto skysčiu.
Plotas atitinka tolesnį skysčio šildymą (arba, kaip sakoma, ištirpti). Šiame skyriuje skystis sugeria šilumos kiekį
kur yra skysčio savitoji šiluminė talpa.
Tačiau dabar mus labiausiai domina fazinio perėjimo skyrius. Kodėl mišinio temperatūra šiame skyriuje nesikeičia? Karštis įjungtas!
Grįžkime prie šildymo proceso pradžios. Kieto kūno temperatūros padidėjimas skyriuje yra jo dalelių vibracijos intensyvumo padidėjimas kristalinės gardelės mazguose: tiekiama šiluma didėja. kinetinės kūno dalelių energija (tiesą sakant, dalis įvestos šilumos išleidžiama atliekant darbus, kad padidėtų vidutiniai atstumai tarp dalelių – kaip žinome, kūnai kaitinant plečiasi. Tačiau ši dalis yra tokia maža, kad gali būti ignoruojamas.).
Kristalinė gardelė vis labiau atsipalaiduoja, o esant lydymosi temperatūrai, svyravimų diapazonas pasiekia ribinę reikšmę, kuriai esant traukos jėgos tarp dalelių dar gali užtikrinti jų tvarkingą išsidėstymą viena kitos atžvilgiu. Kietas kūnas ima „trūkinėti ties siūlėmis“, o tolesnis kaitinimas ardo kristalinę gardelę – taip toje vietoje prasideda tirpimas.
Nuo šio momento visa tiekiama šiluma atitenka ryšiams, laikantiems daleles kristalinės gardelės mazguose, nutraukti, t.y. padidinti potencialus dalelių energijos. Dalelių kinetinė energija išlieka ta pati, todėl kūno temperatūra nekinta. Taške visiškai išnyksta kristalinė struktūra, daugiau nėra ką naikinti, o tiekiama šiluma vėl eina dalelių kinetinės energijos didinimui – lydalo šildymui.
Savitoji sintezės šiluma
Taigi, norint paversti kietą medžiagą į skystį, neužtenka ją atnešti iki lydymosi temperatūros. Būtina papildomai (jau esant lydymosi temperatūrai) perduoti kūnui tam tikrą šilumos kiekį, kad kristalinė gardelė visiškai sunaikintų (t. y. praeitų per sekciją).
Šis šilumos kiekis naudojamas potencialiai dalelių sąveikos energijai padidinti. Todėl lydalo vidinė energija taške yra didesnė už kietosios medžiagos vidinę energiją taške verte .
Patirtis rodo, kad vertė yra tiesiogiai proporcinga kūno svoriui:
Proporcingumo koeficientas nepriklauso nuo kūno formos ir dydžio ir yra medžiagos savybė. Tai vadinama specifinė medžiagos lydymosi šiluma. Tam tikros medžiagos savitąją lydymosi šilumą galima rasti lentelėse.
Savitoji lydymosi šiluma yra skaitine prasme lygi šilumos kiekiui, kurio reikia vienam kilogramui tam tikros kristalinės medžiagos paversti skysčiu, pašildytu iki lydymosi temperatūros.
Taigi ledo savitoji lydymosi šiluma lygi kJ/kg, švino – kJ/kg. Matome, kad ledo krištolinės gardelės sunaikinimui reikia beveik kartų daugiau energijos! Ledas priklauso medžiagoms, turinčioms didelę specifinę lydymosi šilumą, todėl pavasarį netirpsta iš karto (gamta ėmėsi savo priemonių: jei ledo savitoji lydymosi šiluma būtų tokia pati kaip švino, visa ledo ir sniego masė ištirptų su pirmuoju. atšildo, užlieja viską aplinkui).
Kristalizacijos grafikas
Dabar pažvelkime į kristalizacija- atvirkštinis lydymosi procesas. Pradedame nuo ankstesnio paveikslo taško. Tarkime, kad lydalo kaitinimas taške sustojo (krosnis buvo išjungta ir lydalas buvo veikiamas oro). Tolesnis lydymosi temperatūros pokytis parodytas fig. (3) .
Ryžiai. 3. Kristalizacijos grafikas
Skystis vėsta (sekcija), kol jo temperatūra pasiekia kristalizacijos temperatūrą, kuri sutampa su lydymosi temperatūra.
Nuo šio momento lydalo temperatūra nustoja keistis, nors šiluma iš jo vis tiek pasišalina į aplinką. Vyksta vietoje kristalizacija išlydyti - jo laipsniškas perėjimas į kietą būseną. Skyriaus viduje vėl turime kietų ir skystų fazių mišinį ir kuo arčiau taško, tuo kietesnės medžiagos tampa ir tuo mažiau skysčio. Galiausiai taške skysčio visai nelieka - jis turi visiškai išsikristalizavo.
Kitas skyrius atitinka tolesnį kietojo kūno aušinimą dėl kristalizacijos.
Mus vėl domina fazinio virsmo sritis: kodėl temperatūra išlieka nepakitusi, nepaisant šilumos nuostolių?
Grįžkime prie esmės. Sustabdžius šilumos tiekimą, lydalo temperatūra mažėja, nes jo dalelės palaipsniui praranda kinetinę energiją dėl susidūrimų su aplinkos molekulėmis ir elektromagnetinių bangų spinduliavimo.
Lydalo temperatūrai nukritus iki kristalizacijos temperatūros (taško ), jo dalelės taip sulėtės, kad traukos jėgos galės jas tinkamai „išskleisti“ ir suteikti joms griežtai apibrėžtą abipusę orientaciją erdvėje. Taigi susidarys sąlygos kristalinei gardelei branduoliui susidaryti, ir ji iš tikrųjų pradės formuotis dėl tolesnio energijos ištekėjimo iš lydalo į aplinkinę erdvę.
Tuo pačiu prasidės priešpriešinis energijos išsiskyrimo procesas: kai dalelės užima vietas kristalinės gardelės mazguose, jų potenciali energija smarkiai sumažėja, dėl to didėja jų kinetinė energija - kristalizuojantis skystis yra šilumos šaltinis. (dažnai prie ledo duobės galima pamatyti sėdinčius paukščius. Jie ten šildosi!) . Kristalizacijos metu išsiskirianti šiluma tiksliai kompensuoja šilumos nuostolius į aplinką, todėl temperatūra toje vietoje nekinta.
Taške tirpalas išnyksta, o kartu su kristalizacijos pabaiga išnyksta ir šis vidinis šilumos „generatorius“. Dėl tolimesnio energijos sklaidos į išorinę aplinką temperatūra vėl mažės, tačiau atvės tik jau susiformavęs kietas kūnas (sekcija ).
Kaip rodo patirtis, kristalizacijos metu visiškai toks patšilumos kiekis, kuris buvo sugertas lydymosi vietoje.
Garavimas ir kondensacija
garinimas yra skysčio perėjimas į dujinę būseną garai). Yra du garinimo tipai: garinimas ir virinimas.
išgaruojant vadinamas garavimu, kuris vyksta bet kokioje temperatūroje nuo laisvo paviršiaus skysčių. Kaip prisimenate iš sočiųjų garų lapelio, garavimo priežastis – iš skysčio išsiskiriančios greičiausios molekulės, kurios sugeba įveikti tarpmolekulinės traukos jėgas. Šios molekulės sudaro garus virš skysčio paviršiaus.
Skirtingi skysčiai išgaruoja skirtingu greičiu: kuo didesnė molekulių traukos jėga viena prie kitos, tuo mažesnis molekulių skaičius per laiko vienetą galės jas įveikti ir išskristi, ir tuo mažesnis garavimo greitis. Eteris, acetonas, alkoholis išgaruoja greitai (jie kartais vadinami lakiaisiais skysčiais), vanduo garuoja lėčiau, nafta ir gyvsidabris – daug lėčiau nei vanduo.
Garavimo greitis didėja kylant temperatūrai (karštyje skalbiniai greičiau išdžiūsta), nes didėja vidutinė skysčio molekulių kinetinė energija, todėl didėja greitų molekulių, galinčių išeiti iš jos ribas, skaičius.
Garavimo greitis priklauso nuo skysčio paviršiaus ploto: kuo didesnis plotas, tuo daugiau molekulių patenka į paviršių, o garavimas vyksta greičiau (todėl kabinant skalbinius jie kruopščiai ištiesinami).
Kartu su garavimu stebimas ir atvirkštinis procesas: garų molekulės, atsitiktinai judėdamos virš skysčio paviršiaus, iš dalies grįžta atgal į skystį. Garų keitimas į skystį vadinamas kondensacija.
Kondensatas sulėtina skysčio išgaravimą. Taigi sausame ore skalbiniai išdžius greičiau nei drėgname. Jis greičiau džiūsta pučiant vėjui: garus vėjas nuneša, garavimas intensyvesnis.
Kai kuriais atvejais kondensacijos greitis gali būti lygus garavimo greičiui. Tada abu procesai vienas kitą kompensuoja ir atsiranda dinaminė pusiausvyra: iš sandariai užkimšto butelio skystis neišgaruoja metų metus, o šiuo atveju virš skysčio paviršiaus yra skystis. sočiųjų garų.
Nuolat stebime vandens garų kondensaciją atmosferoje debesų, lietaus ir ryte krintančios rasos pavidalu; Būtent garavimas ir kondensacija užtikrina vandens ciklą gamtoje, palaikydami gyvybę Žemėje.
Kadangi išgarinimas yra greičiausių molekulių pasitraukimas iš skysčio, vidutinė skysčio molekulių kinetinė energija garavimo proceso metu mažėja, t.y. skystis atvėsta. Puikiai žinote, koks vėsos, o kartais net vėsumo jausmas (ypač pučiant vėjui) kyla išlipus iš vandens: vanduo, garuodamas per visą kūno paviršių, pasiima šilumą, o vėjas pagreitina garavimo procesą ( dabar aišku kodėl pučiame ant karštos arbatos.Beje, dar geriau orą traukti į save, nes tada į arbatos paviršių ateina sausas aplinkos oras, o ne drėgnas oras iš mūsų plaučių ;-)).
Tokią pat vėsą galima pajusti, jei ant rankos užtepsite lakiame tirpiklyje (tarkime, acetonu ar nagų lako valikliu) suvilgytą vatos gabalėlį. Keturiasdešimties laipsnių karštyje dėl padidėjusio drėgmės išgaravimo per mūsų kūno poras palaikome normalią temperatūrą; be šio termoreguliacinio mechanizmo tokiame karštyje mes tiesiog numirtume.
Priešingai, kondensacijos proceso metu skystis įšyla: kai garų molekulės grįžta į skystį, jas pagreitina šalia esančių skysčio molekulių traukos jėgos, dėl to padidėja vidutinė skysčio molekulių kinetinė energija. (palyginkite šį reiškinį su energijos išsiskyrimu lydalo kristalizacijos metu!).
Virimas
Virimas yra įvykęs garavimas visame tome skysčių.
Virinti galima, nes skystyje visada yra ištirpęs tam tikras oro kiekis, kuris ten pateko difuzijos būdu. Kaitinamas skystis, šis oras plečiasi, oro burbuliukai palaipsniui didėja ir tampa matomi plika akimi (puode su vandeniu jie nusodina dugną ir sienas). Oro burbuliukų viduje yra sočiųjų garų, kurių slėgis, kaip prisimenate, sparčiai didėja didėjant temperatūrai.
Kuo didesni burbuliukai tampa, tuo didesnė Archimedo jėga juos veikia ir tam tikru momentu burbuliukai pradeda atsiskirti ir kilti. Kylant aukštyn burbuliukai patenka į mažiau įkaitintus skysčio sluoksnius; jose esantys garai kondensuojasi, o burbuliukai vėl susitraukia. Burbuliukų griūtis sukelia pažįstamą triukšmą, kuris skamba prieš virdulio virimą. Galiausiai, laikui bėgant, visas skystis įšyla tolygiai, burbuliukai pasiekia paviršių ir sprogsta, išmesdami orą ir garus – triukšmą pakeičia gurgžėjimas, skystis užverda.
Taigi burbuliukai tarnauja kaip garų „laidininkai“ iš skysčio vidaus į jo paviršių. Virimo metu, kartu su įprastu garavimu, visame tūryje skystis virsta garais – išgaruoja į oro burbuliukus, po to garai pašalinami į išorę. Štai kodėl verdantis skystis labai greitai išgaruoja: virdulys, iš kurio vanduo garuotų daugybę dienų, užvirs per pusvalandį.
Skirtingai nuo garavimo, kuris vyksta bet kurioje temperatūroje, skystis pradeda virti tik pasiekęs virimo taškas- tiksliai temperatūra, kurioje oro burbuliukai gali pakilti ir pasiekti paviršių. Virimo temperatūroje sočiųjų garų slėgis tampa lygus išoriniam skysčio slėgiui(ypač Atmosferos slėgis). Atitinkamai, kuo didesnis išorinis slėgis, tuo aukštesnė temperatūra, kurioje prasidės virimas.
Esant normaliam atmosferos slėgiui (atm arba Pa), vandens virimo temperatūra yra . Taigi sočiųjų vandens garų slėgis, kurio temperatūra lygi Pa. Šis faktas turi būti žinomas norint išspręsti problemas – dažnai manoma, kad jis žinomas pagal nutylėjimą.
Elbruso viršūnėje atmosferos slėgis yra atm, o vanduo ten užvirs . Ir esant slėgiui atm, vanduo pradės virti tik.
Virimo temperatūra (esant normaliam atmosferos slėgiui) yra tam tikram skysčiui griežtai apibrėžta vertė (virimo taškai, nurodyti vadovėlių ir žinynų lentelėse, yra chemiškai grynų skysčių virimo temperatūra. Priemaišų buvimas skystyje gali pakeisti virimo temperatūra. Tarkime, vandentiekio vandenyje yra ištirpusio chloro ir kai kurių druskų, todėl jo virimo temperatūra esant normaliam atmosferos slėgiui gali šiek tiek skirtis nuo ). Taigi, alkoholis verda ties , eteris - ties , gyvsidabris - ties . Atkreipkite dėmesį, kad kuo skystesnis yra lakesnis, tuo žemesnė jo virimo temperatūra. Virimo taškų lentelėje taip pat matome, kad deguonis užverda esant . Taigi įprastoje temperatūroje deguonis yra dujos!
Žinome, kad nuėmus virdulį nuo ugnies virimas iš karto nutrūks – virimo procesui reikalingas nuolatinis šilumos tiekimas. Tuo pačiu metu vandens temperatūra virdulyje po užvirimo nustoja keistis ir visą laiką išlieka tokia pati. Kur dingsta tiekiama šiluma?
Situacija panaši į lydymosi procesą: šiluma eina tam, kad padidintų potencialią molekulių energiją. Tokiu atveju atlikti molekulių pašalinimo darbus tokiais atstumais, kad traukos jėgos negalėtų išlaikyti molekulių arti viena kitos, o skystis pereitų į dujinę būseną.
Virimo diagrama
Apsvarstykite grafinį skysčio kaitinimo proceso vaizdą - vadinamąjį virimo diagrama(4 pav.).
Ryžiai. 4. Virimo grafikas
Vieta yra prieš virimo pradžią. Svetainėje skystis užverda, jo masė mažėja. Tuo metu skystis visiškai užverda.
Pravažiuoti atkarpą, t.y. tam, kad iki virimo temperatūros pakeltas skystis visiškai virstų garais, į jį reikia atnešti tam tikrą šilumos kiekį. Patirtis rodo, kad tam tikras šilumos kiekis yra tiesiogiai proporcingas skysčio masei:
Proporcingumo koeficientas vadinamas specifinė garavimo šiluma skysčiai (virimo temperatūroje). Savitoji garavimo šiluma skaitine prasme yra lygi šilumos kiekiui, kuris turi būti tiekiamas 1 kg skysčio, paimto iki virimo temperatūros, kad jis visiškai virstų garais.
Taigi, esant , savitoji vandens garavimo šiluma yra lygi kJ/kg. Įdomu palyginti ją su savitoji ledo lydymosi šiluma (kJ/kg) – savitoji garavimo šiluma yra beveik septynis kartus didesnė! Tai nenuostabu: juk ledui tirpti tereikia sunaikinti tvarkingą vandens molekulių išsidėstymą kristalinės gardelės mazguose; o atstumai tarp molekulių išlieka maždaug tokie patys. Tačiau norint vandenį paversti garais, reikia padaryti daug daugiau darbo, kad nutrauktumėte visus ryšius tarp molekulių ir pašalintumėte molekules dideliais atstumais viena nuo kitos.
Kondensacijos grafikas
Garų kondensacijos ir vėlesnio skysčio aušinimo procesas diagramoje atrodo simetriškas šildymo ir virimo procesui. Čia yra aktualu kondensacijos grafikas Celsijaus vandens garams, su kuriais dažniausiai susiduriama problemose (5 pav.).
Ryžiai. 5. Kondensacijos grafikas
Taške turime vandens garų ties . Teritorijoje yra kondensatas; šios srities viduje – garų ir vandens mišinys esant . Taške nebėra garų, yra tik vanduo. Svetainė yra šio vandens aušinimas.
Patirtis rodo, kad masės garams kondensuojantis (t. y. praeinant pro sekciją), išsiskiria lygiai tiek pat šilumos, kuri buvo sunaudota tam tikros temperatūros skysčio masės pavertimui garais.
Įdomumo dėlei palyginkime šiuos šilumos kiekius:
Kuris išsiskiria kondensuojantis g vandens garų;
, kuris išsiskiria, kai susidaręs vanduo atvėsta iki temperatūros, tarkime, .
J;
J.
Šie skaičiai aiškiai rodo, kad nudegimas garais yra daug blogesnis nei virinto vandens nudegimas. Kai verdantis vanduo patenka ant odos, išsiskiria „tik“ (verdantis vanduo atvėsta). Tačiau deginant garais pirmiausia išsiskirs eilės tvarka daugiau šilumos (kondensuojasi garai), susidaro laipsnių vanduo, po kurio tokia pati vertė bus pridėta, kai šis vanduo atvės.
Oras visame pasaulyje vienodas.
Kaitinamas jis išsiplės, o vėsdamas susitrauks bet kurioje šalyje ir mieste, bet kuriame miestelyje ar kaime.
Programos turinys: Įtvirtinti vaikų idėjas apie vandens, sniego, ledo savybes, plėsti jų idėjas apie vandens (skaidrus, neturi formos ir kvapo) ir oro (šildant plečiasi ir vėsdamas susitraukia) savybes, skatinti norą savarankiškai daryti išvadas ir iškelti hipotezes.
Įranga: Balionai, plastikiniai buteliai, dubenys su karštu (ne aukštesnė kaip 60 C) ir šaltu vandeniu, baliono vaizdas, druska, cukrus, plastikiniai puodeliai, šaukštai, vandens indai (kolbos, mėgintuvėliai, buteliai, stiklainiai), filtrai (servetėlės) , ledas, rutulys.
Pamokos eiga:
Organizacinis momentas: žaidimas „Raketa“
Pedagogas: Kaip tu gali vykti į kelionę? (atsakymas) Siūlau šiandien naudoti balioną.
Ar neprieštarauji? Mums pakeliui reikia svarbaus padėjėjo. Apie tai kalbama mįslėje.
Per nosį pereina į krūtinę
Ir atgal išlaiko kelią
Jis nematomas, ir vis dėlto
Mes negalime be jo gyventi.
Oro yra visur. Apsižvalgyti. Kas matė orą? (atsakymas) Taip, oras yra nematomas, bet jis visada yra aplink mus. Be jo negalėtume gyventi, nes. nebūtų kuo kvėpuoti. O dabar, vaikinai, patikrinkime, kiek laiko galime degti nekvėpuodami. Kodėl mes nematome oro? (atsakymas) Oras nematomas, nes. jis skaidrus. Ar norite pamatyti orą? Tačiau pirmiausia pakartokime saugaus elgesio taisykles eksperimentuodami:
- Nestumdykite kaimyno, kai dirbate. Pirmiausia pažiūrėkite, tada pakartokite Pašalinkite, padėkite atgal. Būkite atsargūs su karštu vandeniu.
Tačiau prieš eksperimentus darykime mankštą akims.
Akių įkroviklis.
1 patirtis: stiklinė įkrenta į stiklainį – ar vanduo patenka į stiklinę? Kodėl gi ne? (atsakymas)
Išvada: stiklinėje yra oro, nepraleidžia vandens.
2 eksperimentas: Pakreipkite stiklą – kas atsiranda (burbuliukai) Iš kur jie atsirado? (atsakymas)
Išvada: oras palieka stiklą, vanduo užima vietą.
Mokytojas atidaro baliono atvaizdą.
Pedagogas: Pasakyk man, kodėl po kamuoliu yra degiklis? (atsakymas) Dabar išsiaiškinsime, kas atsitinka su oru, kai jis įkaista.
3 patirtis: uždėkite sluoksnį ant tuščio baliono kaklo. Buteliai. Palaikykite 1 min. Karštame vandenyje. - Ką tu matai? (balionas prisipučia) Kodėl? (atsakymas)
Išvada: Kaitinamas oras butelyje plečiasi ir užpildo balioną, jis išsipučia.
Mokytoja įkiša į šaltą vandenį butelį su kamuoliuku.
- Ką tu matai? (balionas ištuštėja) Kodėl? (atsakymas)
Išvada: Atvėsęs oras susispaudžia ir palieka balioną – nupučiamas.
Pedagogas: Kodėl mums reikia degiklio? (atsakymas) Kaitinamas, oras plečiasi ir užpildo balioną. Kai degiklis išjungiamas, oras palaipsniui atvėsta ir susitraukia, todėl balionas ištuštėja.
Mokytojas: Skriskime! Užimkite savo vietas. Mes skridome. (Vaikai sėdi ant kėdžių. Mokytojas išima gaublį.) Pažiūrėkite į gaublį. Štai kaip mūsų žemė atrodo iš kosmoso. Kas yra mėlyna pasaulyje? (Vanduo) Klausykite eilėraščio apie vandenį.
Ar girdėjote apie vandenį?
Jie sako, kad ji yra visur!
Baloje, jūroje, vandenyne
Ir maišytuvas.
Lyg varveklis sušąla
Šliaužia į mišką su rūku,
Virimas ant viryklės
Šnypščia virdulio garai,
Arbatoje ištirpina cukrų.
Mes to nepastebime.
Esame pripratę prie to, kad vanduo
Mūsų kompanionas visada!
Negalime nusiplauti be vandens
Nevalgyk, negerk.
Drįstu pranešti #150
Mes negalime gyventi be vandens!
Pedagogas: Ir iš tikrųjų sunku įsivaizduoti gyvenimą be vandens. Dėmesio, mes čia! Nusileidimas! (Vaikai išeina.) Kažkas mums trukdo. PSO? (Tai vandens)
Vanduo: Sveiki! Labai džiaugiuosi tave matydamas! Man taip patinka pliaukštelėti basomis kojomis balose, plaukioti, pliuškenti. Po to ant rankų ir kojų saulės spinduliuose mirguliuoja skaidrūs lašeliai. Bet aš nesuprantu: kur dingsta šis vanduo? Ir vis dėlto žiemą norėjosi maudytis savo mėgstama upe, o vietoj vandens – ledu. Iš kur jis atsirado?
Mokytojas: Pabandykime atsakyti į klausimus. Norėdami tai padaryti, turite apsišarvuoti dėmesiu ir kantrybe. Eime į laboratoriją.
Pirštų gimnastika.
Pedagogas: Vandens kambaryje vaikinai parodys, kokias savybes turi vanduo. Atkreipkite dėmesį: ant stalo yra ledo. Prie jo grįšime vėliau.
4 eksperimentas: Į žentą įpilkite stiklinę švaraus vandens ir užuoskite.
Mokytojas: Ar vanduo kvepia? (Ne, vanduo yra bekvapis.)
Išvada: vanduo neturi kvapo.
5 patirtis: uždėkite stiklinę ant paveikslėlio, vandens ir stiklinę pieno.
Mokytojas: Ar matote, kas pavaizduota paveikslėlyje? (Kur yra vandens, jis matomas, o ten, kur pieno nėra.)
Išvada: vanduo skaidrus.
6 patirtis: į stiklinę įdėkite šaukštą cukraus arba druskos, išmaišykite.
Mokytojas: kas atsitiko? (Cukrus ištirpęs)
Išvada: vanduo yra kai kurių medžiagų tirpiklis.
7 patirtis: supilkite vandenį į skirtingus indus.
Pedagogas: kokią formą įgavo vanduo? (Indų, į kuriuos jis buvo pilamas, forma)
Išvada: vanduo neturi pastovios formos, jis įgauna indo, į kurį buvo pilamas, formą.
Kūno kultūra: žaidimas „Oras, ugnis, vanduo, žemė“
Pedagogas: Vaikinai, eikime prie stalo, ant kurio buvo ledas. Ką tu matai? Kodėl taip atsitiko?
Vodyanoy: gaila, kad ledas ištirpo, aš taip mėgstu jį valgyti.
Pedagogas: Kas tu! Varveklių ir ledo valgyti negalima! Kodėl? Įrodykime, kad ledas yra nešvarus. (filtruotas)
8 patirtis: iš lėkštės supilkite ištirpusį vandenį į piltuvą su filtru.
Pedagogas: Švarus ar nešvarus ledas? Kodėl? Vanduo, ar galiu valgyti ledą ar ne?
Vanduo: kas tu! Daugiau niekada nevalgysiu ledo ir sniego.
Pedagogas: pakartokime vandens savybes.
Vanduo: Ačiū. Prisiminsiu vandens savybes ir niekada jų nepamiršiu. Kaip prisiminimas apie šią kelionę. Viso gero.
Pedagogas: Mums laikas grįžti į darželį. Užimkite savo vietas. Užmerkiame akis. Vienas du trys. Atvyko.
Vyras! Prisimink amžinai:
Gyvybės Žemėje simbolis yra vanduo!
Išsaugokite jį ir pasirūpinkite.
Mes ne vieni planetoje!
Apibendrinant. Ką sužinojote apie vandenį?
Kas buvo naudojama:
- elektrinė kaitlentė
- skystas azotas
- balionas
- konfeti
- plastikinis butelys
Apibūdinimas:
Labai vizuali patirtis! Daugelis galvoja, kad kaitinant medžiagų tūris didėja, o vėsinant – mažėja. Nesvarbu, ar tai kieta, skysta ar dujinė medžiaga. Viskas keičiasi. Taip yra įprastame gyvenime, kai sunku patikėti. Supilkite sau du samčius sriubos, pašildykite. Kaip buvo du, taip ir liko du. O ir keptuvė šaldytuve neužims mažiau vietos atvėsusi.
Tiesą sakant, garsumas keičiasi.
Tik šiek tiek, nepastebima žmogaus akiai. Kaitinant, medžiagos molekulės tampa judresnės ir pradeda tolti viena nuo kitos. Didesnis atstumas reiškia didesnį garsumą. Atvėsus yra atvirkščiai. Kietajame kūne ryšiai tarp molekulių yra stipriausi, skystyje – silpnesni, o dujinėje – silpniausi. Taigi, pasirodo, kad dujos lengviau keičia tūrį nei kitose agregacijos būsenose esančios medžiagos.
Dabar apie sąlygas. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis molekulių greitis ir didesnis tūris. Kuo greitesnis aušinimo ar šildymo greitis (skirtumas tarp medžiagos ir aplinkos temperatūros), tuo greičiau bus matomas rezultatas.
Norėdami pataisyti ir grąžinti buteliuką į ankstesnę formą, pakartojame procedūrą su šildymu.
Šaltiniai:
Tarakonams įėjimas uždarytas: Žinia, kad ir kiek kovotum su tarakonais, bet jei kaimynai jų turės, tai jie pas mus tikrai ateis. Lengviausias būdas jiems yra ventiliacijos velenas. Išimkite groteles iš ventiliacijos angos ir pritvirtinkite (galima klijuoti) nailoninę kojinę prie jos galinės pusės. Dabar jokie gyvi padarai neįsiskverbs į jūsų butą.
Paprasti ir patvarūs medienos klijai: galite patys pasidaryti medienos klijus. Pakanka paimti šiek tiek varškės ir ištirpinti amoniake. Už 100 gr. amoniakas, 25 g. varškės. Mediniai paviršiai turi būti kruopščiai sureguliuoti vienas prie kito, kad neliktų tarpų, paskleisti ir tvirtai pritvirtinti spaustukais.
Kas atsitinka su oru, kai jis šildomas ir atvėsinamas
Turėjome tokią patirtį. Į kolbą įkišamas kamštis su stikliniu vamzdeliu.
Vamzdžio galas buvo panardintas į stiklinę vandens. Įkaitino kolbą, suspaudė ją rankomis. Netrukus pastebėjome, kad iš vamzdelio pradėjo veržtis oro burbuliukai. Taip atsitiko todėl, kad kaitinant oras plečiasi ir netelpa į kolbą.
Atliko antrą eksperimentą. Jie uždėjo ant kolbos, su kuria atliko pirmąjį eksperimentą, šaltu vandeniu suvilgytą skudurą. Vanduo iš stiklo pradėjo patekti į vamzdį ir kilti išilgai jo. Tai reiškia, kad vėsdamas oras susispaudžia.
Kad geriau matytumėte, kaip vanduo pakyla pro vamzdelį, jis anksčiau buvo tamsintas.
Oras, kaip ir skysčiai bei kietos medžiagos, kaitinant plečiasi, o vėsdamas susitraukia.
Oras visame pasaulyje vienodas. Kaitinamas jis išsiplės, o vėsdamas susitrauks bet kurioje šalyje ir mieste, bet kuriame miestelyje ar kaime.
Norint bendrauti su kitų šalių piliečiais, reikia išmokti jų kalbą. Pavyzdžiui, tai galima padaryti apsilankius įvairiose anglų kalbos mokyklose. Jei mokate užsienio kalbą, galite internete paklausti britų, vokiečių ar prancūzų, kaip oras elgiasi jų šalyje. Be to, galite būti tikri, kad jų oras plečiasi kaitinant ir susitraukia, kai vėsta, nepaisant to, kurioje vietovėje jie gyvena ir kokia kalba jie kalba.
Oras turi dar vieną įdomią savybę – jis yra prastas šilumos laidininkas. Daugelis po sniegu žiemojančių augalų nenušąla, nes tarp šaltų sniego dalelių yra daug oro ir sniego pusnys primena šiltą antklodę, dengiančią augalų stiebus ir šaknis. Rudenį išlyja voverė, kiškis, vilkas, lapė ir kiti gyvūnai. Žieminis kailis yra storesnis ir vešlesnis nei vasarinis. Tarp storų plaukų įstrigo daugiau oro, o žvėrys apsnigtame miške nebijo šalčio.
(Mokytojas rašo ant lentos.)
Oras blogai praleidžia šilumą.
Taigi, kokios yra oro savybės?
V. Kūno kultūra
VI. Studijuojamos medžiagos konsolidavimas Užduočių atlikimas darbo sąsiuvinyje
Nr.1 (b. l. 18).
- Perskaitykite užduotį. Pažvelkite į paveikslėlį ir schemoje pasirašykite, kurios dujinės medžiagos yra oro dalis. (Savęs patikrinimas su schema vadovėlyje 46 p.)
Nr.2 (b. l. 19).
Perskaitykite užduotį. Užrašykite oro savybes. (Atlikus užduotį, atliekamas savęs patikrinimas su užrašais lentoje.)
Nr.3 (b. l. 19).
- Perskaitykite užduotį. Į kokias oro savybes reikia atsižvelgti norint teisingai atlikti užduotį? (Oras plečiasi kaitinant ir susitraukia, kai vėsta.)
Kaip paaiškinti, kad kaitinant oras plečiasi? Kas atsitiks su jį sudarančiomis dalelėmis? (Dalelės pradeda judėti greičiau, o tarpai tarp jų didėja.)
- Pirmajame stačiakampyje nubrėžkite, kaip oro dalelės išsidėsto kaitinant.
Kaip paaiškinti, kodėl vėsdamas oras susispaudžia? Kas atsitiks su jį sudarančiomis dalelėmis? (Dalelės pradeda judėti lėčiau, o tarpai tarp jų mažėja.)
— Antrame stačiakampyje nupieškite, kaip oro dalelės išsidėsto atvėsusios.
Nr.4 (b. l. 19).
— Perskaitykite užduotį. Kokia oro savybė paaiškina šį reiškinį? (Oras yra prastas šilumos laidininkas.)
VII. Atspindys
Grupinis darbas
Pirmąją užduotį skaitykite vadovėlyje p. 48. Pabandykite paaiškinti oro savybes.
Antrąją užduotį skaitykite p. 48. Padaryk tai.
– Kas teršia orą? (Pramonės įmonės, transportas.)
Pokalbis
Netoli mano namų yra gamykla. Pro savo langus matau aukštą mūrinį kaminą. Iš jos dieną ir naktį veržiasi tiršti juodi dūmų debesys, todėl horizontas amžinai slepiasi už tankaus serozinio šydo. Kartais atrodo, kad tai smarkus rūkalius, fumiguojantis miestą savo neužgęstančia Guliverio pypke. Visi kosėjame, čiaudėjame, kai kuriuos net tenka guldyti į ligoninę. O „rūkaliui“ bent kažką: pažink save pūk ir pūk, pūk ir pūk.
Vaikai verkia: bjauri gamykla! Suaugusieji pyksta: tuoj uždarykite!
Ir atsakydami visi girdi: kaip taip „bjauru“ ?! Kaip taip "uždaryti"?!
Mūsų gamykla gamina prekes žmonėms. Deja, nėra dūmų be ugnies. Užgesiname krosnių liepsnas – gamykla sustos, prekių nebus.
Vieną rytą pabudau, pažiūrėjau pro langą – nėra dūmų! Milžinas nustojo rūkyti, gamykla yra vietoje, pypkė vis dar kyšo, bet dūmų nėra. Įdomu, kiek laiko? Tačiau matau: nerūko ir rytoj, ir poryt, ir poryt... Ar gamykla apskritai uždaryta?
Kur dingo dūmai? Jie patys sakė, kad nėra dūmų be ugnies.
Netrukus paaiškėjo: pagaliau pasigirdo mūsų nesibaigiantys skundai – prie gamyklos kamino pritvirtino dūmų šalintuvus, dūmų gaudykles, kurios neleidžia iš kamino išskristi suodžių dalelėms.
Ir štai kas įdomu. Atrodytų, niekam nereikėjo ir net kenksmingi dūmai buvo priversti padaryti gerą darbą. Jis (tiksliau, suodžiai) dabar čia kruopščiai surenkamas ir siunčiamas į plastiko gamyklą. Kas žino, gal šis mano flomasteris tiesiog iš tų pačių dūmų detektorių sugautų suodžių. Žodžiu, dūmų detektorių nauda yra visiems: ir mums, miestiečiams (nesergame), ir pačiai gamyklai (suodžius parduoda, o į vėją nepaleidžia, kaip anksčiau) ir plastikinių gaminių (įskaitant flomasterius) pirkėjai.
Išvardykite būdus, kaip palaikyti švarų orą. (Oro valymo įrenginiai, elektromobiliai.)
- Norėdami išvalyti orą, žmonės sodina medžius. Kodėl? (Augalai pasisavina anglies dioksidą ir išskiria deguonį.)
Pažvelkime atidžiau į medžio lapą. Apatinis lapo paviršius padengtas permatoma plėvele ir išmargintas labai mažomis skylutėmis. Jie vadinami „stomatais“, gerai matosi tik su padidinamuoju stiklu. Jie atsidaro ir užsidaro, kad surinktų anglies dioksidą. Saulės šviesoje iš vandens, kuris kyla iš šaknų palei augalų stiebus, ir žaliuose lapuose esančio anglies dvideginio susidaro cukrus, krakmolas, deguonis.
Augalai ne veltui vadinami „planetos plaučiais“.
Koks nuostabus oras miške! Jame yra daug deguonies ir maistinių medžiagų. Juk medžiai išskiria specialias lakias medžiagas – fitoncidus, kurie naikina bakterijas. Žmogui labai naudingi dervingi eglės ir pušų kvapai, beržo, ąžuolo, maumedžio aromatas. Tačiau miestuose oras visai kitoks. Kvepia benzinu, išmetamosiomis dujomis, nes miestuose, gamyklose, gamyklose daug automobilių, kurie taip pat teršia orą. Kvėpuoti tokiu oru žmogui kenksminga. Oro valymui sodiname medžius, krūmus: liepas, tuopas, alyvas.
⇐ Ankstesnis12345678910Kitas ⇒
Prietaisai, kuriuose vyksta šilumos mainai, vadinami šilumokaičiai.
Paprasčiausio tipo šilumokaitį galima pagaminti vieną cilindrinį vamzdelį įdėjus į kitą. Jei per išorinį vamzdį iš apačios leidžiamas šaltas oras, o per vidinį vamzdį į jį – šiltas, tai pastarasis atvės, atiduodamas savo šilumą šaltam orui, tekančiam per išorinį vamzdelį. Tokiame šilumokaityje, net esant žemai šalto oro temperatūrai, negalima pasiekti gero iš viršaus patenkančių dujų aušinimo.
Yra sudėtingesnių šilumokaičių konstrukcijų, kuriose vidinis vamzdis pagamintas spiralės pavidalu arba pakeičiamas daugybe mažo skersmens vamzdžių. Tai padidina vamzdžių kontakto plotą su šaltu oru, praeinančiu pro juos.
Šilumokaičiai daugiausia pagaminti iš raudonojo vario. Jis turi gerą šilumos laidumą.
Išorėje šilumokaičiai yra padengti šilumą izoliuojančia medžiaga, kuri apsaugo juos nuo išorinės šilumos. Geras šilumokaitis gali atvėsinti orą iki labai žemos temperatūros, tačiau tam reikia dar šaltesnio oro.
Kur gauti?
Jei greitai suspausite dujas, jos įkais; jei greitai išsiplės, atvės.
Priverskite suslėgtą orą per porėtą kamštį, įkištą į mažo vamzdelio vidurį. Spustelėkite stūmoklį. Kairė vamzdžio pusė, kurioje suspaustas oras, įkais. Tuo pačiu metu dešinė vamzdžio pusė, į kurią patenka suspaustas oras, pastebimai atvės, išsiplės, kai išeina per kištuką.
Fizikai dujų įkaitimą jas gniuždant aiškina tuo, kad mažėjant suslėgtų dujų tūriui, molekulės taip priartėja viena prie kitos, kad tarp jų pradeda veikti patrauklios jėgos, dujų molekulės dar labiau priartėja – darbas atliktas. tai tarsi sukelia papildomą suspaudimą. Išleidžiama šiluma ir pakyla dujų temperatūra.
Kai suslėgtos dujos sparčiai plečiasi, jų tūris didėja. Dujų molekulės linkusios tolti viena nuo kitos, tačiau traukos jėgos tam neleidžia. Dirbama traukos jėgoms įveikti, išeikvojama dalis šilumos, atšaldomos dujos.
Kiekis, kuriuo dujų temperatūra mažėja plečiantis, priklauso nuo pradinio ir galutinio slėgio. Praktikoje visuotinai priimta, kad sumažėjus slėgiui 1 atmosfera, mažėja dujų temperatūra.
Jei specialioje mašinoje, vadinamoje kompresoriumi, tam tikras oro tūris suspaudžiamas iki 200 atmosferų, tada praleidžiamas per specialų čiaupą - išsiplėtimo vožtuvą - ir leidžiama greitai išsiplėsti iki pradinio tūrio, jo temperatūra nukris maždaug 50 °. . Jei suslėgto oro temperatūra prieš jam praleidžiant išsiplėtimo arba droselio sklendę buvo 10°, tai po išsiplėtimo ji taps -40°. Kuo žemesnė suslėgto oro temperatūra jam neišsiplečiant, tuo žemesnė ji bus po droselio, tai yra, praėjus per siaurą droselio sklendės plyšį. Palaipsniui mažinant suspausto oro temperatūrą, galima pasiekti temperatūrą, kurioje jis pradeda skystėti.
Tačiau prieš pradedant gauti skystą orą, jis turi būti išgrynintas.
Paprastai ore yra daug dulkių – smulkių kietų smėlio ir anglies dalelių. Vidutiniškai kubiniame metre oro yra iki 0,01 gramo priemaišų. Mechaninės priemaišos, patekusios tarp besitrinančių kompresoriaus dalių, formuoja įbrėžimus ir sukelia priešlaikinį mašinos nusidėvėjimą. Todėl oras turi būti išvalytas nuo dulkių.
Orui valyti naudojami specialūs alyvos filtrai, kurie montuojami ant kompresoriaus įsiurbimo vamzdžio.
Rūko susidarymas atvėsus drėgnam orui.
Be mechaninės taršos, ore yra drėgmės, anglies dioksido ir kitų dujinių priemaišų.
Drėgmės kiekis ore priklauso nuo jo temperatūros.
Didžiausias drėgmės kiekis 1 kubiniame metre oro esant -30 ° temperatūrai yra apie 0,1 gramo, o esant 30 ° - apie 30 gramų.
Šiek tiek atvėsus orui vandens garai kondensuojasi ir virsta rūku.
Į stiklainį įpilkite šiek tiek vandens ir uždarykite kamščiu, į kurį įkišamas vamzdelis. Ant vamzdelio uždėkite guminę lemputę ir išspauskite ją taip, kad visas oras iš lemputės patektų į stiklainį. Bankas patirs spaudimą. Jei po tam tikro poveikio kriaušė greitai atlaisvinama, oras stiklainyje išsiplės ir atvės – stiklainyje atsiras rūkas. Tai reiškia, kad vandens garai, buvę indelyje kartu su oru, kondensavosi. Mažiausi vandens lašeliai buvo tolygiai paskirstyti visame tūryje.
Esant žemesnei temperatūrai, drėgmė užšąla ir susidaro šerkšnas, kuris ledo pavidalu gali nusėsti ant įrangos sienelių.
Jei į šilumokaitį ar išsiplėtimo vožtuvą patenka drėgmės turintis oras, ant jų sienelių pirmiausia susidaro plonas, o vėliau storesnis ledo sluoksnis. Kad ledas neužkimštų vamzdžių, oras turi būti išdžiovintas prieš jį atvėsinant.
Orą galima džiovinti praleidžiant jį per porėtas medžiagas, galinčias sugerti drėgmę. Tokios medžiagos yra silikagelis ir specialiai apdorotas – aktyvintas – aliuminio oksidas. Kai šios medžiagos sugeria tiek drėgmės, kad nebedžiovina oro, jos kalcinuojamos ir vėl naudojamos džiovinimui.
Oro drėgmę taip pat galima sugerti kaustine soda arba kalcinuotu kalcio chloridu. Šios medžiagos kraunamos į specialius cilindrus, per kuriuos praleidžiamas oras. Praėjęs pro juos oras visiškai išdžiūsta.
Didelėse deguonies gamybos įmonėse drėgmė iššaldoma specialiose gaudyklėse – šaldikliuose, kur palaikoma -40-50° temperatūra. Kai vienoje gaudyklėje susikaupia daug ledo, oras perjungiamas į kitą gaudyklę, o pirmasis šildomas. Ledas tirpsta, o vanduo iš jo nuleidžiamas per specialų čiaupą.
Išvalius orą nuo dulkių ir nusausinus, vis tiek neįmanoma pereiti prie suskystinimo.
Ore yra anglies dioksido. Esant maždaug -80° temperatūrai, šios dujos virsta į sniegą panašia mase, kuriai toliau aušinant susidaro kieta medžiaga, panaši į ledą.
Jei tokio ledo gabalėlis dedamas ant švaraus balto popieriaus lapo, ledo tūris pamažu ims mažėti, nepalikdamas jokių pėdsakų. Čia jis pagaliau dingo, o popierius liko toks pat švarus ir sausas, kaip ir anksčiau. Sausas ledas yra kietas anglies dioksidas. Jis plačiai naudojamas maisto pramonėje.
Norint gauti skystą orą, neįmanoma išsiversti be dujinio oro valymo iš anglies dioksido. Priešingu atveju, po kurio laiko šaldymo įrenginyje susikaups didelis kiekis sauso ledo, kuris gali jį sugadinti.
Kaip išvalyti orą nuo anglies dioksido?
Šarminis tirpalas dedamas į kolonėlę, per kurią praleidžiamas oras. Anglies dioksidas ore susijungia su natrio hidroksidu ir sudaro druską. Iš kolonėlės išeinančiame ore anglies dioksido praktiškai nėra.
Išvalę dujinį orą nuo visų priemaišų, galinčių trukdyti jo suskystėjimui, galite pradėti gauti skysto oro.
Norėdami tai padaryti, reikia sujungti kompresorių, paprastą šaldytuvą, šilumokaitį ir išsiplėtimo vožtuvą pagal šaldymo ciklą su droseliu.
Iš anksto išvalytas oras siunčiamas į kompresorių ir suspaudžia jį iki 200 atmosferų; orui šylant jį reikia atvėsinti praleidžiant per paprastą šaldytuvą tekančiu šaltu vandeniu. Suslėgtos dujos, eidamos į šaldytuvą per vidinį vamzdelį, atiduos savo šilumą vandeniui, kuris išplauna vamzdelį iš išorės. Dujos iš šaldytuvo išeis šaltesnės nei iš kompresoriaus: jų temperatūra bus apie 10 °.
Suslėgtas oras iš šaldytuvo siunčiamas į šilumokaitį. Bet kadangi šilumokaitis dar niekuo neaušinamas, dujos pro jį praeis nesikeičiant temperatūrai ir, patekusios į droselio sklendę, jame išsiplės. Plečiantis dujoms, jos atvėsta ir patenka į skystintuvą, iš skystintuvo atgal į šilumokaitį. Nuo šio momento šilumokaitis pradeda veikti.
Iš skystintuvo patenkantis oras atvėsins iš kompresoriaus sklindantį suslėgtą orą. Suslėgto oro temperatūra, praeinant per išsiplėtimo vožtuvą, dar labiau nukris ir, išeinant per šilumokaitį į atmosferą, dar labiau atvės šviežias įeinančio suspausto oro dalis.
Taigi, kas minutę automatiškai vis labiau krenta į išsiplėtimo vožtuvą patenkančio oro temperatūra. Galiausiai ateina momentas, kai oras taip atšąla, kad dalis jo suskystėja.
Skystas oras surenkamas į skystintuvą, iš kurio išleidžiamas per čiaupą.
Nesuskystinta oro dalis patenka į šilumokaitį, kurios temperatūra yra apie -190 °, ir išeina iš jo, kurios temperatūra yra artima kambario temperatūrai. Nepertraukiamai suskystinama nedidelė oro dalis, einanti per šaldymo įrenginį.
Aprašytame cikle tik 5 procentai praleidžiamo oro pereina į skystą būseną, didžioji jo dalis nesuskystėja ir grįžta atgal į atmosferą.
Tai paaiškinama tuo, kad droselio ciklas turi mažą šalčio našumą, tai yra, energijos sąnaudos dujoms suslėgti iki aukšto slėgio yra didelės, o temperatūros kritimas droselio dujų plėtimosi metu yra mažas. Šaldymo ciklas yra paprasto dizaino, tačiau nėra labai ekonomiškas.
Mokslininkai pradėjo atkakliai ieškoti ekonomiškesnių būdų gauti skysto oro. Nustatyta, kad jei suslėgtas oras išplečiamas stūmoklinio variklio cilindre arba ant rotoriaus - besisukančios oro turbinos dalies - menčių ir plėtimosi metu priverčiamas atlikti išorinius darbus, oras atvės daug labiau nei tada plečiasi droselio sklendėje, kur atliekamas tik vidinis darbas, kuris eina įveikti molekulių tarpusavio traukos jėgas.
Mašinos, kuriose suslėgtos dujos plečiamos gavus išorinį darbą, vadinamos plėtikliais.
Dujų aušinimas plėtinyje yra didesnis, tuo daugiau jis atlieka plėtimosi darbus. Didelis slėgis nėra reikalingas dujoms aušinti plėtinyje.
Pakankamas 50-60 atmosferų slėgis. Didžiausio išsiplėtimo metu dujų temperatūra nukris iki -120-125°. Taigi, kai dujų slėgis plėtinyje sumažinamas 1 atmosfera, temperatūra nukrenta maždaug 2° - 8 kartus daugiau nei droseluojant.
Šaldymo ciklo su plėtikliu našumas yra 2-3 kartus didesnis nei ciklo su droseliu našumas. Iš viso oro, praeinančio per tokią sistemą, suskystėja ne 5, o 10-15 proc. Energijos sąnaudos dujų suspaudimui vidutinio slėgio šaldymo cikle su plėtikliu yra apie 3 kartus mažiau nei šaldymo įrenginyje su droseliu.
Įrenginyje su plėtikliu iki 40-50 atmosferų suspaustas oras pirmiausia patenka į šaldytuvą, kur atšaldomas vandeniu iš čiaupo. Iš šaldytuvo visas oras patenka į pirmąjį šilumokaitį, kur toliau aušinamas.
Išeinant iš pirmojo šilumokaičio, suslėgtas oras leidžiamas dviem kryptimis. Didžioji dalis dujų nukreipiama į plėtiklį, kur išsiplečia iki 1 atmosferos ir stipriai atšaldoma.
Ekspanderyje aušinamas oras per šilumokaičius nukreipiamas į atmosferą. Pakeliui jis ima šilumą iš oro, patenkančio iš kompresoriaus.
Likusi suslėgto oro dalis atšaldoma antrajame šilumokaityje ir patenka į išsiplėtimo vožtuvą. Plečiantis oras dar labiau atšąla ir, pasiekęs suskystinimo temperatūrą, iš dalies suskystėja. Skystas oras surenkamas į skystintuvą. Nesuskystinta, šalta oro dalis per šilumokaičius nukreipiama į atmosferą. Kai kaupiasi skystas oras, jis nusausinamas.
Palyginti neseniai viename iš SSRS mokslų akademijos institutų buvo sukurtas skysto oro gavimo žemo slėgio įrenginiuose metodas.
Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl+Enter.
Susisiekus su
Klasės draugai
Vandens ir skysčių telkiniai
Kaitinamas, pastebimas reikšmingas skystų kūnų išsiplėtimas, priešingai nei kietieji kūnai. Acetonas turi gana didelę šiluminę plėtrą. O vandeniui ir gyvsidabriui būdingas mažiausias šiluminis plėtimasis.
Visi žino, kad kiekvienas atvėsęs kūnas susitrauks. Vanduo laikomas išimtimi (vandens anomalija). Aušinant vandenį iki +4°C, tūris mažėja, tačiau toliau šaldant nuo +4°C iki 0°C, tūris vėl padidės.
Todėl vandens, kurio temperatūra +4°C, bus didžiausias tankis. Tai paaiškina, kodėl ledas plūduriuoja ant vandens ir kodėl plyšta užšalęs vandens vamzdis.
Dujiniai kūnai
Kaitinant orą bet kokiu tūriu, jis išsiplės.
Šildomo oro tankis nešildomo oro atžvilgiu mažėja, todėl karštas oras pakyla.
Kaitinant, dujos išsiplės daug labiau nei skystis. Dujos, patalpintos į uždarą indą, kaitinant nesiplės. Dėl padidėjusio dujų slėgio indas gali sprogti.
Daugiau įdomių straipsnių:
