ЖЫЛУ БЕРІЛУДІҢ ТҮРЛЕРІ. ЖЫЛУӨТКІЗГІШТІК

1.5.  ЖЫЛУ  БЕРІЛУДІҢ   ТҮРЛЕРІ. ЖЫЛУӨТКІЗГІШТІК
• Өзің отырган партаның пластикалық беті кітап бетіне
қараганда неліктен суықтау болып көрінеді?
I. Қатты қызған денемен жанасқанда, дененің ішкі энергиясының
артатынына біз көптеген мысалдар келтіре аламыз. Осылай құтыдағы ауаны құтының сыртына ыстық су құю арқылы немесе оны шамның жалынына ұстап қыздыруға болады. Ыдысты ыстық қойып, ондағы  суды қайнатуға   болады. Ыстық   шайға салынған қасық ысиды. Бөлмедегі ыстық су уақыт өткен сайын салқындайды. Жылудың берілуі деп аталатын ішкі энергия өзгеруінің мұндай тәсілінде энергия берілуі былайша жүзеге асады. Анағүрлым көбірек қыздырылған дененің бөлшектерінің кинетикалық энергиясы көп болғандықтан, ол азырақ   қыздырылған денемен жанасқанда, оның бөлшектеріне энергияны тікелей береді.
Жылу берілудің  үш түрі бар: жылуөткізгіштік, конвекция және сәуле шығару.
Жылу берілудің әр түрінің өзіне тән ерекшеліктері бар, бірақ жылу берілу олардың әрқайсысында әрдайым бір бағытта: көбірек қыздырылган денеден азырақ қыздырылган денеге қарай жүреді. Мұнда көбірек қыздырылған дененің ішкі энергиясы кемиді, ал суығырақ дененің ішкі энергиясы артады.
ІІ. Ішкі энергия тек қана тікелей бір денеден басқа денеге, мысалы, ыстық судан оған салынған суық қасыққа ғана емес, сонымен қатар аралық денелер арқылы да беріле алады. Мысалы, шәугімнің қабырғасы арқылы ішкі энергияның бір бөлігі ыстық электр пештен суға беріледі; жылу жүйесінің металл құбырлары аркылы жылу бөлмедегі ауаға беріледі және т.б.
Ішкі энергия бір дененің көбірек қызған бөлігінен, оның азырақ қызған басқа бөлігіне де беріле алады.

Ішкі энергияның дененің көбірек қыздырылған бөлігінен дененің басқа азырақ қыздырылған бөлігіне тікелей байланыс арқылы немесе аралық денелер арқылы көбірек қыздырылған денеден азырақ қыздырылған денеге берілу құбылысы жылуөткізгіштік деп аталады.
Жылуөткізгіштікті келесі тәжірибеден бақылауға болады (20-сурет). Бір үшы түрғыға бекітілген мыс таяқшаның бос ұшын шамның жалынына қыздырамыз. Оған алдын ала пластилиннің көмегімен бір-бірінен бірдей арақашықтықта сіріңкелерді бекітеміз.Қызған жағынан бастап, сіріңке біртіндеп таяқшадан ажырап
түсіп қалғанын көреміз.
ІІІ. Жылу өткізгіштік кезінде болатын ішкі энергияның берілу процесі неге байланысты?
Бұл құбылысты түсіндіру үшін қатты, сұйық және газ тәрізді  заттардың ішкі құрылысын еске түсіру керек.

Қатты денедегі бөлшектер әрдайым тербелмелі қозғалыста болады, бірақ өзінің тепе-теңдік күйін өзгертпейді. Денені қыздырғанда температураның артуына байланысты молекулалар күштірек тербеле бастайды, өйткені олардың потенциалдық және кинетикалық энергиясы артады. Артық энергияның бұл бөліктері бртіндеп бір бөлшектен екіншісіне, яғни дененің бір бөлігінен икөрші бөліктеріне беріледі. Қатты денелердің барлығы түрліше энергия береді.
1.6.  КОНВЕКЦИЯ
• Жылу қондырғылары еденге жақын төменде орналасқанымен, бөлменің жоғары жағындагы ауаның температурасы әдетте төменгі жағынан жоғары болуының себебі неде?
Сұйыққа   немесе   газға   батырылған   денеге   жоғары бағытталған кері итеруші күш — Архимед күші әрекет етеді.
I. Біз судың жылуөткізгіштігі аз екендігін көрдік, сондықтан судың жоғарғы жағын қыздырғанда, төменгі жағы салқын күйінде қалады (23—сурет). Бірақ суды шәугімде, кастрөлде, бу қазанында тез қайнатуға болады.
Су қалай жылытылады?
Ауа жылуды өте нашар өткізеді. Қыста бөлменің барлық жерінде температура неліктен бірқалыпты болады?
Бұл сұрақтарға жауап беру үшін келесі тәжірибені жасаймыз.25-суретте көрсетілгендей, суы бар түтікшені жанарғының жалынына ұстаймыз. Түтікшенің екі шетіне бірдей термометрлер бекітілген. Қыздыру кезінде термометрдің біреуінің (суреттің сол жағында) көрсетуі еш өзгеріссіз қалады да, ал екінші термометрдің (суреттің оң жағында) көрсетуі тез арада артады. Судың жылуөткізгіштігі өте аз болғандықтан, сол жақтағы термометр төменгі температураны көрсетеді. Су қыздырған кезде ұлғаятындықтан, оң жақтағы термометр жоғары температураны көрсетеді. Бұл кезде оның тығыздығы азаяды, сондықтан қайнаған жеңіл су қабаты Архимед күшінің әрекетінен жоғары қарай көтеріледі.

100°С-тағы 1 м3 судың массасы 0°С-тағы 1 м3 судың массасынан 42 кг    кем болады.
Шәугімдегі су осы себептен тез қайнайды. Судың төменгі қабаты қызғанда — ұлғайып жеңілдейді, содан соң жылы ауа жоғары көтеріледі, ал олардың орнын суық су толтырады.

Неліктен орталық жылу батареялары еденге жақын орнатылып, ал желдеткіштерді терезенің жоғарғы жағына жасайды.

Егер бәрі керісінше болса, онда біздің батареямыз үйді жылытпай, ашық желдеткішіміз бөлмені желдетпеген болар еді. Ыстық батареяның қыздыруынан бөлменің төменгі қабатындағы ауа жыли бастайды. Ол үлғайып, жеңілдеп, Архимед күшінің әрекетінен жоғары қарай көтеріледі. Оның орнына суық ауаның ауырлау қабаты келеді. Олар да жылып, жоғарылайды. Жылыған ауа төменнен жоғары, суық ауа жоғарыдан төмен қарай жылжып,үздіксіз ауа ағыны пайда болады.

100°С-тағы 1м3 ауаның массасы 0°С-тағы 1 м3 ауаның   массасынан     1,4 есе аз.

Желдеткішті ашып, біз бөлмеге суық ауа ағынын жібереміз.
Ол бөлмедегі ауаға қарағанда ауырлау, сондықтан жылы ауаны жоғары ығыстырып, желдеткішке апарады.
Біз қарастырған жағдайларда, жылу берілудің конвекция (латын сөзінен «араласу» дегенді білдіреді) деп аталатын түрін бақыладық.
Конвекция дегеніміз — сұйықтың немесе газдың ағысы арқылы энергияның тасымалдануы барысында жылу алмасу процесі.
II. Сонымен, сұйықтар мен газдарда, жылуөткізгіштіктен басқа, жылу берілу көбіне конвекциямен, яғни сұйықтың немесе газдың жылытылған бөліктерінің механикалық орын ауыстыруымен жүзеге асырылады.
Қатты денелерде және вакуумда конвекция болмайды.
Аса жоғары немесе өте төмен температурадағы сұйықтар (немесе газдар) қатты қабырғалармен жанасқанда, конвекциялық ағыс пайда болады. Бұдан сұйық (немесе газ) қыза отырып, жоғары көтеріледі де, салқындарын төменге ығыстырады.
Мына тәжірибеден жылу берілуді конвекцияның көмегімен оңай бақылауға болады (27—сурет). Түбіне марганец қышқылды калийдің кристалл  түйіршігі  салынған  суы   бар шыны  құтыны   шамның  жалынына ұстап қыздырады. Осы кезде болған судың төменгі қабатының өзімен бірге эңергияны тасымалдай отырып, жоғары көтерілгенін бақылауға болады. Судың салқындау жоғары  қабаты боялған, жылынған   суды ығыстыра отырып, төмен  түседі. Осындай қозғалыстыңарқасында құтыдағы су біркелкі жылынады. Сондықтан   да   сұйықтар   мен газдарды, әдетте төменнен бастап қыздырады: суы бар шәугімді пешке немесе отқа қояды, орталық жылу  батареяларын  еденге жақын орнатады. Өте  жіңішке  қабаттарда,  мысалы,
жақын  орналасқан терезе   әйнектерінің  арасындағы ауа қабатында,  конвекциялық ағынәлсіз болады.

Конвекция құбылысымен танысқаннан кейін, не себепті желдеткіштер терезенің жоғарғы жағына орнатылатынын, керосин шамына мойны ұзын арнайы шыны кигізілсе, неге жақсы жанатынын, не себепті зауыт мұржалары биік болатынын оңай
түсіндіруге болады.
27-сурет
Атмосферадағы конвекциялық ағын тек жылу берілуде ғана үлкен рөл атқарып қоймай, сонымен қатар жел тұрғызады. Олар ауаның үнемі араласуын тудырады, соның арқасында жер бетінің әр түрлі бөліктерінде ауаның құрамы бірдей болады. Атмосферадағы
конвекциялық ағындар жану процесін қолдай отырып, оттектің жалынға жетуін және жану өнімінің шығарылуын қамтамасыз етеді. 28-суретте аталған процесті сұлба түрінде түсіндіретін қарапайым тәжірибе берілген.
Біз қарастырып өткен конвекция табиғи немесе еркін конвекция деп аталады.
Тұрмыста және техникада кеңінен қолданылатын табиғи конвекция жеткіліксіз болғанда, еріксіз конвекцияны пайдаланады. Мысалы, ауаның немесе газдың жылдам және біркелкі жылуы үшін оларды сорғымен немесе араластырғышпен араластырады. Салмақсыздық жағдайында табиғи конвекция мүмкін емес. Сондықтан ғарышқа ұшу барысында, еріксіз конвекциянын
көмегінсіз жасанды серіктің корпусы салқындамайды, шам жанбайды. Онда шырпыны, газ жанарғысын пайдалануға болмайды, өйткені жану өнімдері жалыннан алыстатылмайды және ол оттектің жетіспеушілігінен өшіп қалады.

2 голоса

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *