Температура және жылу мөлшерін өлшеу Температураны өлшеу «Жылу мөлшері» ұғымын қалыптастыру кезінде, сондай-ақ балқу, қайнау және булану процестерін меңгертуде демонстарциялық эксперименттің маңызы зор. Жылу мөлшерінің өлшем бірлігі Дененің ішкі энергиясын екі жолмен өзгертуге болатындығын тағы да қысқаша қайталаймыз. Жұмыс жасау нәтижесінде ішкі энергияның өзгерісін жасалған жұмыстың шамасысен өлшейміз де, ал жылу берілу жолымен ішкі энергияның өзгерісін жылу мөлшері ұғымы көмегімен өлшейміз. Жұмыстың әсер етуші күштің шамасы мен жүрілген жолға байланысты болатындығы тәріздес, жылу мөлшері де бірнеше физикалық шамаларға байланысты болады. Қандай шамаларға байланысты болатындығын жеке-жеке қарастырайық..
Алдымен оқушылармен бірге дененің ішкі эенргиясы мен оның температурасының арасындағы байланысты еске түсіреміз. Олай болса денеге жылу бергенде оның температурасы артады, ал денеден жылу алып кетсе – оның температурасы төмендейді. Оқушылардың өмірден көріп жүрген тәжірибелеріне сүйеніп, дененің ішкі энергиясының өзгерісі мен оның температурасының өзгерісі арасындағы тура пропорционалдылықты оңай түсіндіруге болады. Қорытынды жасаймыз: дененің температурасын көбірек өзгерту үшін оған соғұрлым көбірек жылу мөлшері берілуі керек.
Мұнан кейін тағы да оқушылардың күнделікті өмірден көріп жүрген құбылыстарына сүйене отырып, денеге берілген жылу мөлшерінің дене температурасын өзгертуі дененің массасына тәуелді екендігіне олардың көзін жеткіземіз.
Дене температурасын (ішкі энергиясын) белгілі шамаға өзгерту үшін берілетін жылу мөлшері дене затының тегіне тәуелді болатындығын тәжірибе жасап көрсеткен дұрыс. Ол үшін оқулықта келтірілген тәжірибені немес соған ұқсас массалары бірдей, бірақ әртүрлі заттан дайындалған денелер мен тәжірибені көрсетуге болады.
Сөйтіп жалпы қорытынды жасалады: денені қыздыру үшін қажетті немесе ол суығанда бөлініп шығатын жылу мөлшері дене затының тегіне, оның массасына және температурасының өзгеру шамасына тәуелді екен.
Ішкі энергия да эенргяиның бір түрі болғандықтан, механикалық энергия сияқты, Джоульмен өлшенетіндігін айту керек. Энергияның өзгерісі болғандықтан жұмыс пен жылу мөлшері де Джоульмен өлшенеді. Бірақ тарихи қалыптасып кеткен жылу мөлшерінің тағы бір бірлігі бар екендігі айтылады, оны калория деп атайды. Калория – 1 г суды 10С қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері екендігі жөнінде анықтама беріледі, оның  болатындығына оқушылардың назары аударылады.
Осыдан кейін төмендегі есепке ұқсас есептер шығаруға болады.
Есеп: Стакан тола суды (200 г) 200С-тан 700С-қа дейін қыздыру үшін қандай жылу мөлшері қажет?
Есепті мына жолмен шығарамыз:
1 г суды 10С-қа қыздыру үшін  керек.
200 г суды 10С-қа қыздыру үшін  керек.
200 г суды (700 -200)-қа қыздыру үшін  керек.
Барлығы 42000 Дж жылу мөлшері керек.
Меншікті жылу сыйымдылығы
Жылу берілу нәтижесінде дененің ішкі энергиясының өзгеруінің дене затының тегіне байланыстылығы меншікті жылу сыйымдылық деп аталатын шамамен сипатталатындығы айтылады. Мысалдар келтіру арқылы меншікті жылу сыйымдылық ұғымының анықтамасы беріледі, заттардың меншікті жылу сыйымдылығының кестесі талқыланады. Сонан соң Тиндаль приборының көмегімен, денелер қыздырғанда қанша жылу мөлшерін алса, суығанда сонша жылу мөлшерін қайтадан бөліп шығаратындығын, тәжірибе жасап көрсету керек.
Оқушылар меншікті жылу сыйымдылықтың мағынасын және жылу мөлшерінің жылу сыйымдылыққа, дене массасына, температуралар айырымына байланысты екендігін түсініп алғаннан кейін  формуласын ендіруге болады. Тақырыпты бекіту үшін  жылу мөлшерінің мәнін тура есептеуге арналған есептер шығарылады.
Заттардың агрегаттық күйлері
Бұл тақырып бойынша көптеген тәжірибелер арнайы қондырғыны қажет етпейді және бұрын қолданып жүрген құралдармен жүзеге асырылады. Бұл тәжірибелерде оқушыларға меңгерілетін құбылысты олардың бір емес бірнеше рет бақылағандарын, бірақ көптеген нәрсені көре алмағандарын ескерту керек. Мысалы олар қайнау кезінде ауамен және бумен тлтырылған түйіршіктердің пайда болатынына көңіл аудармаған, қайнау басталғаннан кейін беті ашық ыдыста сұйық температурасының көтерілмейтінін, булану кезінде сұйық температурасының төмендейтінін білмеді.
Әсіресе «қатты денелерде молекулалар ретпен орналасатынына» көңіл аудару керек. Олардың ретті тәртіппен орналасуын бұзу үшін молекулааралық тартылу күшін жою мақсатында жұмыс жасау керек. Мұндай жағдайда дененің ішкі энергиясы өзгереді. Кристалл денелердің балқуы және қатаюуы кезінде температураның тұрақиылығын түсіндірген кезде, сондай-ақ меншікті балқу және булану жылуының физикалық мағынасын түсіндіру кезінде осы қағидаға сүйенуге тура келеді, сондықтан мұны оқушыларға түсіндіру керек. Олар денемен жұмыс жасалған кезде оның энергиясы жоғарылайтынын жақсы білулері керек. Сонымен бірге, агрегаттық күйлердің өзгеруі кезінде молекулалардың жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы өзгермейтінін білулері керек.
Балқу
Оқушылардың заттардың кристаллдық құрылымы жайында бұрын алған мәліметтеріне сүйеніп, оларға «Балқу» тақырыбын меңгерту жеңіл. Күнделікті өмір тәжірибесінен оқушылар денелер қызған кезде балқитынын, ал салқындағанда қататынын біледі. Бірақ, олардың көбі судың агрегаттық күйінің өзгеруін ғана бақылаған, сондықтан сыныпта мысалы нафталиннің балқуы мен қатаюын бақылау оқушыларға артық болмайды. Оқушылар пробиркадағы нафталинді спиртовка жалынында қыздырғанда нафталлиннің су сияқты сұйық әрі мөлдір күйге түсетінін үлкен қызығушылықпен бақылайды. Тағы да суық суға нафталинді құйып, оның қатаюын бақылау оқушылардың одан да ары қызығушылықтарын арттырады. Бұл тәжірибеден кейін балқу және қатаю тақырыбын меңгертуге көшуге болады. Кристалл заттар әрбіреуі үшін белгілі бір температурада балқитынын айтып, физикалық тұрақтылар кестесінде келтірілген балқу температураларына тоқталуға болады.
Тақырыпты меңгертудегі міндетті міндеттер дененің берілген массасы үшін жылу мөлшерін табуға арналған есептерді шығару болып табылады. Оларды балқу процесі жайындағы түсініктерді нақтылау әрі бекіту мақсатында шығарады.
Достарыңызбен бөлісу: |
