Isı miktarını ölçer. "Isı miktarı. Özısı

Bu dersimizde, bir cismi ısıtmak için gerekli olan veya soğuduğunda serbest bıraktığı ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğreneceğiz. Bunu yapmak için, önceki derslerde kazanılan bilgileri özetleyeceğiz.

Ayrıca, bu formülden kalan miktarları ifade etmek için ısı miktarı formülünü kullanmayı ve diğer miktarları bilerek hesaplamayı öğreneceğiz. Isı miktarını hesaplamak için bir çözümü olan bir problem örneği de dikkate alınacaktır.

Bu ders, bir vücut ısıtıldığında veya soğutulduğunda serbest bırakıldığında ısı miktarını hesaplamaya ayrılmıştır.

Hesaplama yeteneği Gerekli miktar sıcaklık çok önemli. Bu, örneğin bir odayı ısıtmak için suya verilmesi gereken ısı miktarını hesaplarken gerekli olabilir.

Pirinç. 1. Odayı ısıtmak için suya verilmesi gereken ısı miktarı

Veya çeşitli motorlarda yakıt yandığında açığa çıkan ısı miktarını hesaplamak için:

Pirinç. 2. Motorda yakıt yakarken açığa çıkan ısı miktarı

Ayrıca, örneğin Güneş tarafından salınan ve Dünya'ya düşen ısı miktarını belirlemek için bu bilgiye ihtiyaç vardır:

Pirinç. 3. Güneş'in açığa çıkardığı ve Dünya'ya düşen ısı miktarı

Isı miktarını hesaplamak için üç şeyi bilmeniz gerekir (Şekil 4):

• vücut ağırlığı (genellikle bir terazi ile ölçülebilir);
• vücudu ısıtmak veya soğutmak için gerekli olan sıcaklık farkı (genellikle bir termometre ile ölçülür);
• vücudun özgül ısısı (tablodan belirlenebilir).

Pirinç. 4. Belirlemek için bilmeniz gerekenler

Isı miktarının hesaplandığı formül şöyle görünür:

Bu formülde aşağıdaki miktarlar görünür:

Joule (J) cinsinden ölçülen ısı miktarı;

Özısı içinde ölçülen maddeler;

- Santigrat derece () cinsinden ölçülen sıcaklık farkı.

Isı miktarını hesaplama problemini düşünün.

Görev

Bir gram ağırlığındaki bir bakır cam, bir sıcaklıkta bir litre hacminde su içerir. Sıcaklığının eşit olması için bir bardak suya ne kadar ısı aktarılması gerekir?

Pirinç. 5. Sorun ifadesinin çizimi

İlk önce kısa bir koşul yazıyoruz ( verilen) ve tüm değerleri uluslararası sisteme (SI) çevirin.

Verilen:	Sİ
Bulmak:

Çözüm:

İlk olarak, bu sorunu çözmek için başka hangi miktarlara ihtiyacımız olduğunu belirleyin. Özgül ısı kapasitesi tablosuna göre (Tablo 1) bulduk (bakırın özgül ısı kapasitesi, çünkü duruma göre cam bakırdır), (suyun özgül ısı kapasitesi, çünkü duruma göre camda su vardır. ). Ek olarak, ısı miktarını hesaplamak için bir su kütlesine ihtiyacımız olduğunu biliyoruz. Koşul olarak, bize sadece hacim verilir. Bu nedenle, suyun yoğunluğunu tablodan alıyoruz: (Tablo 2).

Sekme. 1. Bazı maddelerin öz ısısı,

Sekme. 2. Bazı sıvıların yoğunlukları

Şimdi bu sorunu çözmek için ihtiyacımız olan her şeye sahibiz.

Toplam ısı miktarının bakır camı ısıtmak için gereken ısı miktarı ile içindeki suyu ısıtmak için gereken ısı miktarının toplamından oluşacağını unutmayın:

Önce bakır camı ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayalım:

Suyu ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplamadan önce, 7. sınıftan çok iyi bildiğimiz bir formül kullanarak suyun kütlesini hesaplayalım:

Şimdi hesaplayabiliriz:

O zaman hesaplayabiliriz:

Ne anlama geldiğini hatırlatalım: kilojoule. "Kilo" ön eki, yani .

Yanıt vermek:.

Isı miktarını (doğrudan problemler olarak adlandırılır) ve bu kavramla ilişkili miktarları bulma problemlerini çözme kolaylığı için aşağıdaki tabloyu kullanabilirsiniz.

aranan değer	atama	Birimler	Temel Formül	miktar formülü
ısı miktarı

Isı miktarının birimleri hakkında. Isı miktarının birimi - "küçük" kalori - yukarıda su sıcaklığını 1 K artırmak için gereken ısı miktarı olarak tanımladık. atmosferik basınç... Ancak farklı sıcaklıklardaki suyun ısı kapasitesi farklı olduğundan, bu bir derecelik aralığın seçildiği sıcaklık üzerinde anlaşmak gerekir.

SSCB'de, 19,5 ila 20,5 ° C aralığının kabul edildiği yirmi derecelik kalori kabul edilir. Bazı ülkelerde, on beş derecelik bir kalori kullanılır (aralık Bunlardan ilki J, ikincisi J'dir. Bazen ortalama bir kalori, suyu ısıtmak için gereken ısı miktarının yüzde birine eşit olarak kullanılır.

Isı miktarının ölçülmesi. Vücut tarafından verilen veya alınan ısı miktarının doğrudan ölçümü için özel cihazlar kullanılır - kalorimetreler.

En basit haliyle, bir kalorimetre, ısı kapasitesi iyi bilinen bir madde, örneğin su (özgül ısı kapasitesi) ile dolu bir kaptır.

Ölçülen ısı miktarı bir şekilde kalorimetreye aktarılır ve bunun sonucunda sıcaklığı değişir. Sıcaklıktaki bu değişikliği ölçerek ısı elde ederiz.

burada c, kalorimetreyi dolduran maddenin özgül ısısı, kütlesidir.

Isının sadece kalorimetre maddesine değil, aynı zamanda kaba ve sıvıya da aktarıldığı unutulmamalıdır. çeşitli cihazlar bu ona sığabilir. Bu nedenle, ölçümden önce, kalorimetrenin sözde termal eşdeğerini - “boş” kalorimetreyi bir derece ısıtan ısı miktarını belirlemek gerekir. Bazen bu düzeltme, ısı kapasitesi kabın ve kalorimetrenin diğer bölümlerinin ısı kapasitesine eşit olan su kütlesine ek bir kütle eklenerek yapılır. O zaman, ısının eşit bir su kütlesine aktarıldığını varsayabiliriz.Değer, kalorimetrenin su eşdeğeri olarak adlandırılır.

Isı kapasitesi ölçümü. Kalorimetre ayrıca ısı kapasitesini ölçmek için de kullanılır. Bu durumda verilen (veya çıkarılan) ısı miktarının tam olarak bilinmesi gerekir. Biliniyorsa öz ısı kapasitesi eşitlikten hesaplanır.

incelenen cismin kütlesi ve ısının neden olduğu sıcaklığındaki değişiklik nerede

Vücuda ısı, sağlanan ısının yalnızca incelenen vücuda (ve tabii ki kalorimetreye) aktarılacak, ancak çevredeki boşlukta kaybolmayacak şekilde tasarlanması gereken bir kalorimetre içinde verilir. Bu arada, bu tür ısı kayıpları her zaman bir dereceye kadar meydana gelir ve bunların hesaplanması kalorimetrik ölçümlerde ana endişe kaynağıdır.

Gazların ısı kapasitesinin ölçümü, düşük yoğunlukları nedeniyle kalorimetreye yerleştirilebilecek gaz kütlesinin ısı kapasitesinin küçük olması gerçeğiyle karmaşıktır. Normal sıcaklıklarda, boş bir kalorimetrenin ısı kapasitesi ile karşılaştırılabilir olduğu ortaya çıkabilir ve bu da ölçüm doğruluğunu kaçınılmaz olarak azaltır. Bu özellikle sabit hacimde ısı kapasitesinin ölçümü için geçerlidir.Tespitte, test gazının kalorimetreden (sabit basınçta) akması sağlanırsa bu zorluk aşılabilir (aşağıya bakınız).

Ölçüm Sabit bir hacimde bir gazın ısı kapasitesini doğrudan ölçmek için neredeyse tek yöntem Joly (1889) tarafından önerilen yöntemdir. Bu yöntemin bir diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 41.

Kalorimetre, külbütör uçlarında bulunan bir K odasından oluşur. doğru ölçekler aşağıdan plakalar ve yukarıdan reflektörlerle donatılmış iki özdeş içi boş bakır bilye askıya alındı. Toplardan biri boşaltılır, diğeri test gazı ile doldurulur. Gazın gözle görülür bir ısı kapasitesine sahip olması için, önemli bir basınç altında verilir.Girilen gazın kütlesi, gazın ağırlıklarla eklenmesiyle bozulan dengeyi geri yükleyerek bir denge kullanılarak belirlenir.

Toplar ve hazne arasında termal denge kurulduktan sonra, hazneye su buharı alınır (buharın giriş ve çıkış boruları haznenin ön ve arka duvarlarında bulunur ve Şekil 41'de gösterilmemiştir). Buhar her iki topun üzerinde yoğunlaşır, onları ısıtır ve tepsilere akar. Ancak gazla dolu bir küre üzerinde daha fazla sıvı, özgül ısısı daha büyük olduğu için yoğuşur. Toplardan birinin üzerindeki aşırı yoğuşma nedeniyle topların dengesi tekrar bozulacaktır. Teraziyi dengeleyerek, bilyedeki gazın varlığı nedeniyle yoğunlaşan fazla sıvı kütlesini tanırız. Bu fazla su kütlesi eşitse, onu suyun yoğunlaşma ısısıyla çarparak, gazı ilk sıcaklıktan su buharının sıcaklığına kadar ısıtmak için harcanan ısı miktarını buluruz. Bu farkı bir termometre ile ölçerek, elde ederiz:

özgül ısının gaz olduğu yerdir. Özgül ısı kapasitesini bildiğimizde, molar ısı kapasitesinin

Ölçüm Sabit basınçta ısı kapasitesini ölçmek için test gazının kalorimetreden akmaya zorlandığından daha önce bahsetmiştik. Bu, ısı kapasitesinin ölçülemediği ısı ve ısıtma kaynağına rağmen sabit bir gaz basıncını sağlamanın tek yoludur. Böyle bir yöntemin bir örneği olarak, burada klasik Regnault deneyinin bir tanımını sunuyoruz (Aygıt Şekil 42'de gösterilmiştir.

A rezervuarından gelen test gazı, bir ısı kaynağı tarafından ısıtılan B yağı ile bir kaba yerleştirilmiş bir bobin içinden bir musluktan geçirilir. Gaz basıncı bir valf tarafından düzenlenir ve sabitliği bir manometre ile kontrol edilir.Bobin içinde uzun bir yoldan geçen gaz, bir termometre ile ölçülen yağın sıcaklığını alır.

Bobin içinde ısıtılan gaz daha sonra su kalorimetresinden geçer, içinde termometre ile ölçülen belirli bir sıcaklığa kadar soğur ve dışarı çıkar. Deneyin başında ve sonunda A rezervuarındaki gaz basıncını ölçerek (bunun için bir manometre kullanılır, aparattan geçen gazın kütlesini buluruz.

Gazın kalorimetreye verdiği ısı miktarı, kalorimetrenin başlangıç ​​sıcaklığı olan sıcaklıktaki değişim ile kalorimetrenin su eşdeğerinin ürününe eşittir.

(veya ısı transferi).

Bir maddenin özgül ısısı.

Isı kapasitesi- 1 derece ısıtıldığında vücudun emdiği ısı miktarıdır.

Bir cismin ısı kapasitesi büyük harfle gösterilir. Latince harf İLE.

Vücudun ısı kapasitesini ne belirler? Her şeyden önce, kütlesinden. Isıtma için örneğin 1 kilogram suya ihtiyaç duyulacağı açıktır. daha fazla sıcaklık 200 gram ısıtmaktan daha.

Ve madde türünden? Hadi bir deney yapalım. İki özdeş kap alın ve bunlardan birine 400 ağırlığında su dökün, diğerine - sebze yağı 400 g ağırlığında, aynı brülörleri kullanarak onları ısıtmaya başlayacağız. Termometrelerin okumalarını gözlemleyerek, yağın hızla ısındığını göreceğiz. Suyu ve yağı aynı sıcaklığa ısıtmak için suyun daha uzun süre ısıtılması gerekir. Ama suyu ne kadar uzun süre ısıtırsak, büyük miktar brülörden ısı alır.

Bu nedenle, aynı kütledeki farklı maddeleri aynı sıcaklığa ısıtmak için farklı miktarda ısı gerekir. Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı ve dolayısıyla ısı kapasitesi, bu cismi oluşturan maddenin türüne bağlıdır.

Bu nedenle, örneğin, 1 kg kütleli suyun sıcaklığını 1 ° C artırmak için 4200 J'ye eşit bir ısı miktarı ve aynı kütlenin 1 ° C ısıtılması için gereklidir. ayçiçek yağı 1700 J'ye eşit bir ısı miktarı gereklidir.

1 kg cismi 1 ºº ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini gösteren fiziksel niceliğe denir. özısı bu maddenin.

Her maddenin, Latince c harfi ile gösterilen ve kilogram-derece başına joule (J / (kg · ° C) olarak ölçülen) kendine özgü ısısı vardır.

Aynı maddenin farklı agregasyon durumlarında (katı, sıvı ve gaz) özgül ısı kapasitesi farklıdır. Örneğin, suyun özgül ısı kapasitesi 4200 J / (kg · ºС) ve buzun özgül ısı kapasitesi 2100 J / (kg · ° С); katı halde alüminyum 920 J / (kg - ° С) ve sıvı halde - 1080 J / (kg - ° С) özgül bir ısıya sahiptir.

Suyun çok yüksek bir özgül ısıya sahip olduğunu unutmayın. Bu nedenle denizlerde ve okyanuslarda yaz aylarında ısınan sular havadan büyük miktarda ısıyı emer. Bu sayede, büyük su kütlelerinin yakınında bulunan yerlerde, yaz sudan uzak yerlerde olduğu kadar sıcak değildir.

Bir cismi ısıtmak için gerekli olan veya soğuma sırasında vücut tarafından yayılan ısı miktarının hesaplanması.

Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının, cismi oluşturan maddenin türüne (yani, özgül ısı kapasitesine) ve cismin kütlesine bağlı olduğu açıktır. Ayrıca, ısı miktarının vücut ısısını kaç derece artıracağımıza bağlı olduğu da açıktır.

Bu nedenle, bir cismi ısıtmak için gereken veya soğuma sırasında yaydığı ısı miktarını belirlemek için, cismin özgül ısısı, kütlesi ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpılmalıdır:

Q = santimetre (T 2 - T 1 ) ,

nerede Q- ısı miktarı, C- özısı, m- vücut kütlesi , T 1 - ilk sıcaklık, T 2 - son sıcaklık.

Vücut ısıtıldığında 2> T 1 ve bu nedenle Q > 0 ... Vücudu soğuturken t 2 ve< T 1 ve bu nedenle Q< 0 .

Tüm vücudun ısı kapasitesi biliniyorsa İLE, Q formülle belirlenir:

Q = C (t 2 - T 1 ) .

§ 1 Isı miktarı

Elektrikli ısıtıcıyı soğuk bir odada açıyoruz ve hava sıcaklığı yükselmeye başlıyor. Ya da bir kış yürüyüşünden sonra geri dönüyoruz. sıcak ev ve sıcak hissediyorum. Bu örnekler ısı transferi ile ilgilidir.

Isı transferi bir transfer olgusudur içsel enerji taahhütte bulunmadan bir bedenden başka bir bedene mekanik iş... Isı değişimi sürecinde, enerji veya dedikleri gibi ısı girer (odayı bir elektrikli ısıtıcı ile ısıtmak) veya çevreye salınır (soğutma sıcak su Kasede).

Örneğin, bir odayı ısıtmak veya bir cihazı soğutmak için, bir mekanizmayı aşırı ısınmadan korumak için, hesaplamaların yapılması gerekir; bu, gelen veya giden ısı.

Isı miktarı, ısı değişimi sırasında bir vücuttan diğerine aktarılan enerjidir.

Bir kalorimetre görüyorsunuz - ısı miktarını ölçmek için bir cihaz. En basit kalorimetre iki camdan oluşur: bir hava boşluğu ile ayrılmış iç alüminyum ve dış plastik.

Pratikte nasıl uygulanır? 200 gr suyu iç bardağa dökün. Sıcaklığını ölçelim: 20 ° С. Sıcak bir cismi - metal bir silindiri - suya batıralım.

Kalorimetre içinde ısı değişimi başlayacak ve silindirden suya belirli bir miktarda ısı aktarılacak ve bunun sonucunda sıcaklığı yükselecek ve 60 ° C'ye eşit olacaktır. Sıcaklık değişimini hesaplayabilir, böylece kalorimetredeki su sıcaklığının kaç derece arttığını öğrenebilirsiniz:

Suyun kütlesinin 200 gr olduğu biliniyor, bir ısıtma mühendisi, alınan suyun 200 gr · 40 °C = 4000 kalori ısı aldığını açıklayacaktır, ancak fizikte ısı miktarı joule ile ölçülür. Formül şöyle görünür:

ısı miktarı, bir maddenin özgül ısısının, alınan maddenin kütlesi ile sıcaklık değişiminin çarpımına eşittir, burada

Bu formülde ortaya çıktı fiziksel miktar- özgül ısı kapasitesi.

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi - fiziksel skaler, bu maddenin 1 (bir) kg'ının sıcaklığını 1 ° С değiştirmek için ne kadar ısı gerektiğini gösterir.

Bu değer tablo şeklindedir.

Tüm maddelerin özgül ısı kapasiteleri ölçülmüş ve özel tablolara girilmiştir. Örneğin, sıvı haldeki su için c = 4200 J / (kg ° C). Fiziksel anlamı, 1 kg suyu 1 °C ısıtmak için 4200 J ısı gerektiğini gösterir. Aksi takdirde: her kilogram su 1 °C soğur ve çevresindeki cisimlere 4200 J termal enerji verir. Örneğimize dönersek kalorimetrenin içinde su olduğu için tablodaki verileri kullanıp değerini yazacağız: c = 4200 J / (kg °C)

Yukarıdaki formülü kullanalım ve suyun aldığı ısı miktarını joule cinsinden hesaplayalım:

§ 2 Isı miktarının ölçü birimleri

İşin rahatlığı ve özgüllüğü için, ısı miktarının sistemik olmayan birimleri - kaloriler kullanılır.

Kalori, 1 g suyu 1 °C (19,5 ila 20,5 °C) ısıtmak için gereken ısı miktarıdır.

Veya kullan:

1kJ = 1000J

1MJ = 1000000J

Bu formül sadece madde ısındığında değil, soğutulduğunda da ısı verdiğinde kullanılır.

Kalorimetrik ölçümler, ısı transferinin her zaman, bazı cisimlerin iç enerjisindeki bir azalmaya, her zaman ısı transferine katılan diğer cisimlerin aynı iç enerji arzının eşlik ettiği şekilde ilerlediğini göstermektedir. Bu, enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasının tezahürlerinden biridir.

Isı miktarını hesaplamak için, bir maddenin özgül ısı kapasitesini, vücut kütlesini ve bir maddeyi ısıtırken ve soğuturken hesaplamak için kullanılan sıcaklık değişimini ilişkilendiren bir formül kullanılır. Isı miktarı için SI birimi joule'dür. Ayrıca farklı maddeler için tablo değerini bulduk - özgül ısı

Kullanılan literatür listesi:

1. Fizik. 8. Sınıf: Eğitim kurumları için ders kitabı / A.V. Peryshkin. - M.: Bustard, 2010.
2. Fizik 7-9 Ders Kitabı I.V. Krivchenko.
3. Fizik El Kitabı. NIN-NİN. Kabardey. - E.: AST-BASIN, 2010.

Kullanılan görseller:

Vücudun termal enerjisi (ısı miktarı), kalorimetre denilen bir alet kullanılarak doğrudan ölçülebilir; böyle bir cihazın basit bir versiyonu Şek. 5. Bu, içindeki sıcaklığı ölçmek için cihazlarla donatılmış ve bazen doldurulmuş, dikkatlice yalıtılmış kapalı bir kaptır. çalışma sıvısı su gibi bilinen özelliklere sahip. Isıtılmış küçük bir gövdedeki ısı miktarını ölçmek için bir kalorimetreye yerleştirilir ve sistemin termal dengeye ulaşması beklenir. Kalorimetreye (daha doğrusu onu dolduran suya) aktarılan ısı miktarı, su sıcaklığındaki artışla belirlenir.(14.86 Kb)

Yanma gibi bir kimyasal reaksiyon sırasında açığa çıkan ısı miktarı, kalorimetreye küçük bir "bomba" yerleştirerek ölçülebilir. "Bomba", elektrik kabloları ateşleme için ve uygun miktarda oksijen. Numune tamamen yandıktan ve ısıl denge kurulduktan sonra kalorimetredeki su sıcaklığının ne kadar arttığı ve dolayısıyla açığa çıkan ısı miktarı belirlenir.

Ayrıca bakınız KALORİMETRİ.Isı birimleri. Isı bir enerji şeklidir ve bu nedenle enerji birimleriyle ölçülmelidir. SI uluslararası sisteminde, enerji birimi joule'dür (J). Isı - kalori miktarının sistemik olmayan birimlerinin kullanılmasına da izin verilir: uluslararası kalori 4.1868 J, termokimyasal kalori 4.1840 J'dir. Yabancı laboratuvarlarda, araştırma sonuçları genellikle sözde kullanılarak ifade edilir. 4.1855 J'ye eşit 15 derece kalori. Kullanım dışı kalma SI olmayan İngiliz ısı birimi (BTU): BTU ortalama = 1.055 J. Ana ısı kaynakları, kimyasal ve nükleer reaksiyonlar ile çeşitli enerji dönüşüm süreçleridir. Örnekler kimyasal reaksiyonlarısı salınımı ile gıda bileşenlerinin yanması ve ayrışması vardır. Dünya tarafından alınan ısının neredeyse tamamı, Güneş'in iç kısmında meydana gelen nükleer reaksiyonlar tarafından sağlanır. İnsanlık kontrollü nükleer fisyon süreçleri kullanarak ısı elde etmeyi öğrendi ve şimdi de reaksiyonları aynı amaç için kullanmaya çalışıyor. termonükleer füzyon... Mekanik iş ve elektrik enerjisi gibi diğer enerji türleri de ısıya dönüştürülebilir. Bunu hatırlamak önemlidir Termal enerji(herhangi biri gibi) sadece başka bir forma dönüşebilirsin, ama ne "hiçlikten" çıkamaz, ne de yok edebilirsin. Bu, termodinamik denilen bilimin temel ilkelerinden biridir. TERMODİNAMİK Termodinamik, ısı, iş ve madde arasındaki ilişkinin bilimidir. Bu ilişkiler hakkında modern fikirler, Carnot, Clausius, Gibbs, Joule, Kelvin ve diğerleri gibi geçmişin büyük bilim adamlarının çalışmalarına dayanarak oluşturulmuştur.Termodinamik, maddenin ısı kapasitesinin ve termal iletkenliğinin, cisimlerin termal genleşmesinin anlamını açıklar. , faz geçişlerinin ısısı. Bu bilim, deneysel olarak oluşturulmuş birkaç yasaya - ilkeye dayanmaktadır.Termodinamiğin başlangıcı. Termodinamiğin yukarıdaki sıfır yasası, termal denge, sıcaklık ve termometri kavramlarını tanıtır. Termodinamiğin birinci yasası, bir bütün olarak tüm bilim için kilit öneme sahip bir ifadedir: enerji ne yok edilebilir ne de "hiçlikten" elde edilemez. toplam enerji Evrenin sabit bir değeri vardır. V en basit hal termodinamiğin birinci yasası şu şekilde formüle edilebilir: sistemin aldığı enerji eksi verdiği enerji, sistemde kalan enerjiye eşittir. İlk bakışta, bu ifade bariz görünüyor, ancak bu şekilde değil, örneğin, Bir araba motorunun silindirlerinde benzinin yanması gibi durumlar: burada alınan enerji kimyasal, verilen enerji mekanik (iş) ve sistemde kalan enerji termaldir.

Dolayısıyla enerjinin bir biçimden diğerine geçebildiği ve doğada ve teknolojide bu tür dönüşümlerin sürekli gerçekleştiği açıktır. Yüz yıldan fazla bir süre önce, J. Joule bunu dönüşüm durumu için kanıtladı. mekanik enerjiŞekil 1'de gösterilen cihazı kullanarak termal olana. 6,

a ... Bu cihazda, azalan ve yükselen ağırlıklar, su ile doldurulmuş bir kalorimetre içinde bıçaklı bir şaftı döndürdü, bunun sonucunda su ısıtıldı. Doğru ölçümler, Joule'nin bir kalorilik ısının 4.186 Joule mekanik işe eşdeğer olduğunu belirlemesine izin verdi. Şekil l'de gösterilen cihaz. 6, B , elektrik enerjisinin termal eşdeğerini belirlemek için kullanıldı.

Termodinamiğin birinci yasası birçok olağan olayı açıklar. Örneğin, mutfağın neden açık bir buzdolabı ile soğutulamayacağı ortaya çıkıyor. Mutfağı yalıttığımızı varsayalım. Çevre... Buzdolabının güç besleme kablosu üzerinden sisteme sürekli olarak enerji verilir, ancak sistem herhangi bir enerjiden vazgeçmez. Böylece toplam enerjisi artar ve mutfakta daha fazla ısınır: eşanjörün (kondenser) borularına dokunmanız yeterlidir. arka duvar buzdolabı ve bunun bir "soğutma" cihazı olarak yararsızlığını anlayacaksınız. Ancak bu borular sistemden çıkarılsaydı (örneğin pencerenin dışında), mutfak aldığından daha fazla enerji verirdi, yani. soğuyacak ve buzdolabı bir pencere kliması gibi davranacaktır.

Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin yeniden yaratılmasını veya yok edilmesini dışlayan doğa yasasıdır. Ancak doğada enerji transferi süreçlerinin nasıl ilerlediği hakkında hiçbir şey söylemez. Dolayısıyla, bu cisimler temas ettirilirse, sıcak bir cismin soğuk bir cismi ısıtacağını biliyoruz. Fakat soğuk bir cisim kendi sıcaklığını sıcak olana aktarabilir mi? İkinci olasılık, termodinamiğin ikinci yasası tarafından kategorik olarak reddedilir.

İlk çalıştırma aynı zamanda %100'den daha yüksek verimliliğe (verimliliğe) sahip bir motor oluşturma olasılığını da ortadan kaldırır (benzer

" sonsuz " motor, keyfi olarak uzun bir süre için tükettiğinden daha fazla enerji yayabilir). %100'e eşit bir verimliliğe sahip bir motor inşa etmek imkansızdır, çünkü kendisine sağlanan enerjinin bir kısmı mutlaka daha az faydalı termal enerji şeklinde onun tarafından kaybolması gerekir. Bu nedenle, yataklardaki sürtünme nedeniyle, tekerlek durana kadar mekanik hareketin enerjisi kademeli olarak ısıya dönüşeceğinden, enerji kaynağı olmadan tekerlek keyfi olarak uzun bir süre dönmeyecektir.

"Yararlı" işi daha az yararlı enerjiye - ısıya - dönüştürme eğilimi, farklı gazlar içeren iki kap bağlandığında meydana gelen başka bir işlemle karşılaştırılabilir. Yeterince bekledikten sonra, her iki kapta da homojen bir gaz karışımı buluyoruz - doğa, sistemin düzenini azaltacak şekilde hareket ediyor. Bu düzensizliğin termodinamik ölçüsüne entropi denir ve termodinamiğin ikinci yasası farklı şekilde formüle edilebilir: Doğadaki süreçler her zaman sistemin ve çevresinin entropisi artacak şekilde ilerler. Böylece, Evrenin enerjisi sabit kalır ve entropisi sürekli büyür.