Жылу құбылыстары
Жоспар
1 Жылу құбылыстары 3
1.1 Жылу берілуі және жұмыс 3
1.2 Молекулалардың хаостық (жылулық) қозғалысы. Денелердің температурасы 4
1.3 Денелердің ішкі энергиясы және оны өзгерту тәсілдері 8
1.4 Жылудың берілу тәсілдері 14
1.4.1 Жылу өткізгіштік 14
1.4.2 Конвекция 16
1.4.3 Сәуле шығару және сәуле жұту 17
1.4.4 Техникадағы, тұрмыстағы және табиғаттағы жылу берілуі 19
1.5 Жылу мөлшері жылу мөлшерінің бірліктері 20
1.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы жылу мөлшерін есептеу 22
1.7 Отынның энергиясы 25
1.8 Механикалық және жылу процестерінде энергияның сақталу және айналу заңы 26
1.9 Заттың агрегат күйлерінің өзгеруі 29
1.10 Заттың агрегат күйлері. 30
1.10.1 Кристалл денелердің балқуы мен қатаюы 30
1.10.2 Кристалл денелердің балқуы және қатаюы 30
1 Жылу құбылыстары
1.1 Жылу берілуі және жұмыс
Жылу берілуі және жұмыс - бұл энергияның берілу процестері. Айырмашылығы - жылудың дененің ішкі энергиясының өзгеруінің микрофизикалық процесі болып табылатындығында. Жұмыс болса, энергия өзгеруінің макрофизикалық процесі болып келеді және дененің біртұтас дене ретіндегі орын ауыстыруымен байланысты.
Жылу алмасудың мөлшерлік сипаттамасын немесе дененің ішкі энергиясы өзгеруінің өлшеуішін жылу мөлшері деп атайды.
1.2 Молекулалардың хаостық (жылулық) қозғалысы. Денелердің температурасы
Тақырыпты оқып үйренуге кіріскенде, оқушылармен молекула-кинетикалық теориялардың негізгі ережелерін қайталап жәнe айқындап алу қажет, өйткені бүкіл бөлімді оқығанда соларға сүйенуге тура келеді. Қайталау кезінде газ тәрізді, сұйық және қатты денелерді құрайтын бөлшектердің қозғалыс ерекшелігіне тоқталу қажет. Оқушылар микробөлшектердің (молекулалардың) үздіксіз қозғалыста болатынын естеріне түсіреді.
1.4 Жылудың берілу тәсілдері
Бұл мәселенің мазмұны негізінде оқушыларды термодинамикалық екінші заңы туралы жылудың азырақ қызған денеден көбірек қызған денеге өздігімен өтуінің мүмкін еместігінің тұжырымы ретінде түсінуге келтіреді. Жылудың берілуі әрқашан белгілі бір бағытта жүретінін оқушылар ұғынып алулары тиіс: температурасы неғұрлым жоғары денеден температурасы неғұрлым төмен денелерге беріледі.
1.4.2 Конвекция
Баяндауды, 20-5-суретте көрсетілгендей суы бар шыны түтікті спирт шамының жалынына орналастырып тәжірибе жасаудан бастауға болады. Мұнда бір термометрдің көрсетулері (суретте сол жақтағы) өзгеріссіз дерлік қалады, ал eкішісінікі (суретте оң жақтағы) тез жоғарылап береді. Мынадай сұрақ қойылады: «Бір жағдайда судың жылу беруі жақсы, ал екіншісінде нашар болатыны неліктен?»
1.4.3 Сәуле шығару және сәуле жұту
Әңгіме өткізу кезінде жылудың қатты қызған, жарық шығаратын денелерден сәуле шығару арқылы берілуі мүмкін екендігі айқындалады. Жердегі жарық пен жылудың басты көздері бізден жырақта (150 млн. км) тұратын Күн екенін оқушылар біледі.
1.4.4 Техникадағы, тұрмыстағы және табиғаттағы жылу берілуі
Жылу берілудің әр түрлерін есепке алу және пайлалану жөніндегі мәселе осы тақырыптың жоғарыда қарастырылған бөлімдерін өткен кезде біршама оқып үйренілуі тиіс. Алайда практика жүзінде жылу өткізгіштікте, конвекцияда, сәуле шығаруда кездесетін құбылыстар көбінесе жиі ұшырап отырады.
1.5 Жылу мөлшері жылу мөлшерінің бірліктері
Механикалық жұмыс жасау процесі мен жылу берілу процесінің ортақ белгісі бар, ол - дененің ішкі энергиясын өзгертуі. Механикалық жұмыс жасау жолымен ішкі энергияның өзгеру өлшеуішін жұмыс мөлшері немесе ток жұмыс деп қана, ал жылу берілу процесінде ішкі энергияның өзгеру өлшеуішін - жылу мөлшері деп атаған.
Жылу мөлшерінің бірліктерін анықтаудан бұрын, оқушылармен физикалық шама - механикалық жұмыс пен оны есептеуді еске түсіріп алған жөн. Механикалық жұмыс күш пен жолдың ұзындығына тура пропорционал.
1.7 Отынның энергиясы
Бұл тақырыпта энергия ұғымы кеңейтіле түседі. Ең алдымен химиядан кейбір мағлұматтарды оқушылардың естеріне түсіреді. Ол мағлұматтар жану кезінде элементтер оттегімен қосылып, жаңа заттар, жаңа молекулалар түзілетіндігіне келтіреді. Мысалы, метан жанған қезде көмір қышқыл газ бен су түзіледі:
1.8 Механикалық және жылу процестерінде энергияның сақталу және айналу заңы
Энергияның сақталу және айналу заңын баяндауды проблемалық тәжірибені жасаудан, мысалы, Максвелл маятнигінен бастаған жөн.
Тәжірибе оқушыларға дененің потенциялық және кинетнкалық энергиясы жөніндегі мағлұматтарды естеріне түсірулеріне көмектеседі. Қандай да бір аралық нүктеде маятниктің потенциялық энергиясы да, кинетикалық энергиясы да болатыны, ал толық механикалық энергия мынаған тең болатынын атап өтеді:
1.10 Заттың агрегат күйлері.
1.10.1 Кристалл денелердің балқуы мен қатаюы
Заттың агрегат күйлері жөніндегі сабақ - бұл тақырыптың кіріспе сабағы. Оның басты міндеті - молекула-кинетикалық теория тұрғысынан алғандағы қатты, сұйық және газ тәрізді денелердің құрылысының ерекшеліктері туралы VI класс курсынан оқушыларға белгілі мағлұматтарды қайталау және тереңдете түсу.
1.10.2 Кристалл денелердің балқуы және қатаюы
Бұл тақырыпты «Нафталиіннің қызуы және балқуы кезінде температураның өзгеруін бақылау» деген лабораториялық жұмыс өткізуден бастауға болады. Лабораториялық жұмысқа дейін оқушыларға денелердің балқуын демонстрациялап беруге және сонда шыққан графикті талдап, ал келесі сабақты лабораториялық жұмыс өткізуге арнауға болады.