Suvning shaffofligi va issiqlik o'tkazuvchanligini qanday ishlatish mumkin? Neft va gazning buyuk ensiklopediyasi

Pastga yo'nalishda ular suv qatlamining qalinligi sharsimon (egrilik radiusi taxminan 1 m) va tekis o'rtasida bo'lganda aniqlana boshlaydi. 

Bug 'va suyuqlik o'rtasidagi issiqlik almashinuvi natijasida suyuqlikning faqat yuqori qatlami o'rtacha drenaj bosimiga mos keladigan to'yinganlik haroratiga etadi. Suyuqlikning asosiy qismining harorati to'yinganlik haroratidan past bo'lib qoladi. Suyuq propan yoki butanning past termal tarqalish koeffitsienti tufayli suyuqlikning isishi sekin davom etadi. Masalan, to'yinganlik chizig'idagi suyuq propan haroratda ts - 20 ° C a = 0,00025 m-/soat, eng termal inert moddalardan biri bo'lgan suv uchun esa bir xil haroratda issiqlik tarqalish koeffitsienti qiymati. a = 0,00052 m/soat bo'ladi. 

Yog'ochning issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik tarqalishi uning zichligiga bog'liq, chunki issiqlik sig'imidan farqli o'laroq, bu xususiyatlar yog'och hajmi bo'ylab tarqalgan havo bilan to'ldirilgan hujayra bo'shliqlari mavjudligidan ta'sirlanadi. Mutlaq quruq yog'ochning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ortib borayotgan zichlik bilan ortadi va issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti kamayadi. Hujayra bo'shliqlari suv bilan to'ldirilganda, yog'ochning issiqlik o'tkazuvchanligi oshadi va issiqlik tarqalishi kamayadi. Yog'ochning don bo'ylab issiqlik o'tkazuvchanligi uning bo'ylab qaraganda kattaroqdir. 

NIMA ko'mir, havo va suv moddalari uchun ushbu koeffitsientlarning keskin farqli qiymatlariga bog'liq. Shunday qilib, suvning solishtirma issiqlik sig'imi uch baravar, issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti esa havonikidan 25 baravar katta, shuning uchun ko'mirdagi namlik ortishi bilan issiqlik va issiqlik tarqalish koeffitsientlari ortadi (13-rasm). 

Shaklda ko'rsatilgan qurilma. Chapdagi 16, issiqlik va termal diffuziyani o'lchash uchun ishlatiladi ommaviy materiallar. Bunday holda, sinovdan o'tkazilayotgan material silindrning 6 ichki yuzasi va qurilma o'qi bo'ylab joylashgan silindrsimon isitgich 9 tomonidan hosil bo'lgan bo'shliqqa joylashtiriladi. Eksenel oqimlarni kamaytirish uchun o'lchov birligi issiqlik izolyatsiyalovchi materialdan tayyorlangan 7, 8 qopqoqlari bilan jihozlangan. Ichki va tashqi tsilindrlardan hosil bo'lgan ko'ylagi ichida doimiy haroratli suv aylanadi. Oldingi holatda bo'lgani kabi, harorat farqi differensial termojuft bilan o'lchanadi, ularning bir birikmasi silindrsimon isitgich yaqinida o'rnatiladi, qolgan 2 tasi sinov materiali bilan silindrning ichki yuzasida joylashgan. 

Suyuqlikning alohida tomchisining bug'lanishi uchun zarur bo'lgan vaqtni hisobga olsak, shunga o'xshash formulaga kelamiz. Suv kabi suyuqliklarning termal diffuziyasi odatda past bo'ladi. Shu munosabat bilan, tomchining isishi isitish vaqtida nisbatan sekin sodir bo'ladi, bu suyuqlikning bug'lanishi faqat tomchining yuzasidan sezilarli darajada qizdirilmasdan sodir bo'ladi deb taxmin qilish imkonini beradi 

Sayoz suvlarda suv atmosfera bilan issiqlik almashinuvi jarayonlari tufayli nafaqat yuqoridan, balki pastdan, pastdan ham isitiladi, u past issiqlik tarqalishi va nisbatan past issiqlik sig'imi tufayli tez isiydi. Kechasi pastki qismi kun davomida to'plangan issiqlikni uning ustida joylashgan suv qatlamiga o'tkazadi va bir xil issiqxona effekti paydo bo'ladi. 

Ushbu iboralarda Zahar va H (kal molda) yutilish va reaktsiya issiqliklari (reaktsiya ekzotermik bo'lganda ijobiy) va qolgan belgilar yuqorida ko'rsatilgan. Suv uchun termal tarqalish koeffitsienti taxminan 1,5 10" sm 1 sek. Funktsiyalar va 

Burg'ulash suyuqliklarining issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik tarqalishi ancha kam o'rganilgan. Issiqlik hisoblarida ularning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, V.N.Dahnov va D.I.Dyakonov, shuningdek, B.I.Esman va boshqalarga ko'ra, suv bilan bir xil - 0,5 kkal / m-h-deg. Malumot ma'lumotlariga ko'ra, burg'ulash suyuqliklarining issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 1,29 kkal / m-h-deg. S. M. Kuliev va boshqalar issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientini hisoblash uchun tenglamani taklif qildilar 

Suvning havoga bug'lanishi va nam havodan suvning kondensatsiyasi jarayonlarini taxminiy hisoblash uchun Lyuis munosabatidan foydalanish mumkin, chunki issiqlik tarqalish koeffitsientining 20 ° C da diffuziya koeffitsientiga nisbati 0,835 ga teng, bu unchalik emas. birlikdan farq qiladi. G5-2 bo'limida nam havoda sodir bo'ladigan jarayonlar o'ziga xos namlikning entalpiyaga nisbatan grafigi yordamida o'rganildi. Shuning uchun (16-36) tenglamani qisman o'rniga uning o'ng tomoniga aylantirish foydali bo'ladi. 

Tenglamalarda (VII.3) va (VII.4) va chegaraviy sharoitlarda (VII.5) quyidagi belgilar qabul qilinadi Ti va T - qotib qolgan va qotib qolmagan qatlamlarning harorati, mos ravishda - muhit harorati T p - kriyoskopik harorat a va U2 - mos ravishda, bu qatlamlarning issiqlik tarqalishi a = kil ifi), mV A.1 - muzlatilgan go'sht uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt / (m-K) A.2 - sovutilgan go'sht uchun bir xil, Vt / (m-K) q va sg - muzlatilgan va sovutilgan go'shtning solishtirma issiqlik sig'imlari, J/(kg-K) Pi ir2 - muzlatilgan va sovutilgan go'shtning zichligi p1 =pj = 1020 kg/m - muzlatilgan qatlam qalinligi, dan o'lchanadi.

1-sahifa

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi neftning issiqlik o'tkazuvchanligidan taxminan 5 baravar yuqori. Bosimning oshishi bilan u kuchayadi, ammo gidrodinamik transmissiyalarda yuzaga keladigan bosimlarda uni doimiy sifatida qabul qilish mumkin.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi havoning issiqlik o'tkazuvchanligidan taxminan 28 baravar yuqori. Shunga ko'ra, tanani suvga botganda yoki u bilan aloqa qilganda issiqlik yo'qotish tezligi ortadi va bu ko'p jihatdan odamning havo va suvdagi issiqlik hissini aniqlaydi. Shunday qilib, masalan, - (- 33 da havo biz uchun issiq bo'lib tuyuladi va bir xil suv harorati befarq bo'lib tuyuladi. Havoning harorati 23 biz uchun befarq bo'lib tuyuladi va bir xil haroratdagi suv salqin ko'rinadi. - (- 12 da) havo salqin, suv esa sovuq ko'rinadi.  

Suv va suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi, shubhasiz, boshqa barcha moddalarga qaraganda yaxshiroq o'rganilgan.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi ijobiy harorat o'zgarishiga ega, shuning uchun past konsentratsiyalarda ko'plab tuzlar, kislotalar va ishqorlarning suvli eritmalarining issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi boshqa suyuqliklarga (metallardan tashqari) nisbatan sezilarli darajada kattaroqdir va shuningdek, g'ayritabiiy ravishda o'zgaradi: 150 C gacha ko'tariladi va shundan keyingina pasayishni boshlaydi. Suvning elektr o'tkazuvchanligi juda past, lekin harorat va bosim oshishi bilan sezilarli darajada oshadi. Kritik harorat suv 374 C, kritik bosim 218 atm.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi boshqa suyuqliklarga (metalllardan tashqari) nisbatan sezilarli darajada kattaroqdir, shuningdek, g'ayritabiiy ravishda o'zgaradi: u 150 C gacha ko'tariladi va shundan keyingina pasayishni boshlaydi. Suvning elektr o'tkazuvchanligi juda past, lekin harorat va bosim oshishi bilan sezilarli darajada oshadi. Kritik suv harorati 374 S, kritik bosim 218 atm.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi ijobiy harorat o'zgarishiga ega, shuning uchun past konsentratsiyalarda ko'plab tuzlar, kislotalar va ishqorlarning suvli eritmalarining issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi.  

Suvning, tuzlarning suvli eritmalarining, spirt-suv eritmalarining va boshqa ba'zi suyuqliklarning (masalan, glikollarning) issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi boshqa moddalarning issiqlik o'tkazuvchanligiga nisbatan juda kichik; Shunday qilib, vilkaning issiqlik o'tkazuvchanligi 0 1; asbest - 0 3 - 0 6; beton - 2 - 3; yog'och - 0 3 - 1 0; g'isht - 1 5 - 2 0; muz - 5 5 kal/sm sek.  

24 da X suvning issiqlik o'tkazuvchanligi 0,511 ga teng, uning issiqlik sig'imi 1 kkal kg S.  

Prn 25 suvining issiqlik o'tkazuvchanligi 1 43 - 10 - 3 kal/sm-sek.  

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi (I 0 5 kkal / m - h - deg) tinch havodan taxminan 25 baravar yuqori bo'lganligi sababli, havoning suv bilan siljishi gözenekli materialning issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi. Teshiklarda tez muzlash va shakllanishi bilan qurilish materiallari endi muz emas, balki qor (I 0 3 - 0 4), bizning kuzatishlarimiz ko'rsatganidek, materialning issiqlik o'tkazuvchanligi, aksincha, biroz pasayadi. Materialning namligini to'g'ri hisobga olish katta qiymat uchun termal hisob-kitoblar er usti va er osti inshootlari, masalan, suv va kanalizatsiya.  

Maktab davridan beri suvning formulasini kim biladi? Albatta, hammasi shu. Ehtimol, kimyoning butun kursidan, uni maxsus tarzda o'rganmaydigan ko'pchilik faqat H 2 O formulasi nimani anglatishini bilishadi, ammo endi biz imkon qadar batafsil va chuqur tushunishga harakat qilamiz uning asosiy xususiyatlari nima va usiz Yer sayyorasida hayot mavjud emas.

Modda sifatida suv

Suv molekulasi, biz bilganimizdek, bitta kislorod atomidan va ikkita vodorod atomidan iborat. Uning formulasi quyidagicha yoziladi: H 2 O. Bu modda uchta holatga ega bo'lishi mumkin: qattiq - muz shaklida, gazsimon - bug 'shaklida va suyuq - rangsiz, ta'msiz va hidsiz modda. Aytgancha, bu bir vaqtning o'zida uchta davlatda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan sayyoradagi yagona moddadir tabiiy sharoitlar. Masalan: Yerning qutblarida muz, okeanlarda suv, quyosh nurlari ostida bug'lanish bug'dir. Shu nuqtai nazardan, suv anomaldir.

Suv ham sayyoramizdagi eng keng tarqalgan moddadir. U Yer sayyorasining deyarli etmish foizini qoplaydi - bular okeanlar, ko'llar bilan ko'p daryolar va muzliklar. Sayyoradagi suvning katta qismi sho'rdir. Bu ichish yoki ichish uchun mos emas qishloq xo'jaligi. Toza suv sayyoradagi umumiy suv miqdorining atigi ikki yarim foizini tashkil qiladi.

Suv juda kuchli va yuqori sifatli erituvchidir. Buning uchun rahmat kimyoviy reaksiyalar Ular suvdan katta tezlikda o'tadilar. Xuddi shu xususiyat organizmdagi metabolizmga ta'sir qiladi inson tanasi. Ma'lumki, kattalar tanasi etmish foiz suvdan iborat. Bolada bu foiz yanada yuqori. Keksa yoshga kelib, bu ko'rsatkich etmish foizdan oltmish foizga tushadi. Darvoqe, suvning bu xususiyati uning inson hayotining asosi ekanligini yaqqol namoyon etadi. Tanadagi suv qancha ko'p bo'lsa, u shunchalik sog'lom, faol va yoshroq bo'ladi. Shuning uchun barcha mamlakatlar olimlari va shifokorlari ko'p ichish kerakligini tinimsiz ta'kidlashadi. Bu ichidagi suv sof shakl, va choy, qahva yoki boshqa ichimliklar shaklida almashtirilmaydi.

Suv sayyoradagi iqlimni shakllantiradi va bu mubolag'a emas. Issiq oqimlar Okean butun qit'alarni isitadi. Buning sababi shundaki, suv juda ko'p so'riladi quyosh issiqligi, va keyin sovib keta boshlaganida uni beradi. U sayyoradagi haroratni shunday tartibga soladi. Ko‘pchilik olimlarning ta’kidlashicha, agar yashil sayyorada shunchalik ko‘p suv bo‘lmaganida, Yer allaqachon sovib, toshga aylangan bo‘lardi.

Suvning xossalari

Suv juda ko'p qiziqarli xususiyatlarga ega.

Masalan, suv havodan keyin eng harakatchan moddadir. Kimdan maktab kursi Ko'pchilik tabiatdagi suv aylanishi kabi tushunchani eslaydi. Masalan: oqim to'g'ridan-to'g'ri ta'sirida bug'lanadi quyosh nurlari, suv bug'iga aylanadi. Bundan tashqari, bu bug 'shamol tomonidan biron joyga ko'chiriladi, bulutlarda to'planadi yoki hatto tog'larga qor, do'l yoki yomg'ir shaklida tushadi. Bundan tashqari, oqim yana tog'lardan pastga tushadi va qisman bug'lanadi. Va shunday qilib - aylanada - tsikl millionlab marta takrorlanadi.

Suv ham juda yuqori issiqlik quvvatiga ega. Aynan shuning uchun suv havzalari, ayniqsa okeanlar issiq fasl yoki kunning sovuq fasliga o'tishda juda sekin soviydi. Aksincha, havo harorati ko'tarilgach, suv juda sekin qiziydi. Shu sababli, yuqorida aytib o'tilganidek, suv butun sayyoramizdagi havo haroratini barqarorlashtiradi.

Simobdan keyin suv eng yuqori qiymatga ega sirt tarangligi. Tasodifan to'kilganini sezmaslik mumkin emas tekis sirt tomchi ba'zan ta'sirchan dog'ga aylanadi. Bu suvning yopishqoqligini ko'rsatadi. Harorat to'rt darajaga tushganda yana bir xususiyat paydo bo'ladi. Suv shu darajagacha soviganidan keyin u engilroq bo'ladi. Shuning uchun muz doimo suv yuzasida suzib yuradi va daryo va ko'llarni qoplaydigan qobiqqa aylanadi. Buning yordamida baliq qishda muzlab qoladigan suv havzalarida muzlamaydi.

Suv elektr o'tkazuvchisi sifatida

Birinchidan, siz elektr o'tkazuvchanligi (shu jumladan, suv) nima ekanligini bilib olishingiz kerak. Elektr o'tkazuvchanligi - bu moddaning o'tkazuvchanlik qobiliyati elektr toki. Shunga ko'ra, suvning elektr o'tkazuvchanligi suvning oqim o'tkazish qobiliyatidir. Bu qobiliyat suyuqlikdagi tuzlar va boshqa aralashmalar miqdoriga bevosita bog'liq. Masalan, distillangan suvning elektr o'tkazuvchanligi deyarli minimallashtiriladi, chunki bunday suv yaxshi elektr o'tkazuvchanligi uchun juda zarur bo'lgan turli qo'shimchalardan tozalanadi. Oqimning ajoyib o'tkazgichi dengiz suvi bo'lib, u erda tuzlarning kontsentratsiyasi juda yuqori. Elektr o'tkazuvchanligi suvning haroratiga ham bog'liq. Harorat qanchalik yuqori bo'lsa, suvning elektr o'tkazuvchanligi shunchalik yuqori bo'ladi. Bu naqsh fiziklarning ko'plab tajribalari orqali aniqlandi.

Suv o'tkazuvchanligini o'lchash

Bunday atama mavjud - kondüktometriya. Eritmalarning elektr o'tkazuvchanligiga asoslangan elektrokimyoviy tahlil usullaridan biri shunday nomlanadi. Bu usul eritmalardagi tuzlar yoki kislotalarning konsentratsiyasini aniqlash, shuningdek, ayrim sanoat eritmalarining tarkibini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Suv amfoter xususiyatga ega. Ya'ni, sharoitga qarab, u ham kislotali, ham asosli xususiyatlarni ko'rsatishga qodir - ham kislota, ham asos vazifasini bajaradi.

Ushbu tahlil uchun ishlatiladigan qurilma juda o'xshash nomga ega - o'tkazuvchanlik o'lchagich. Konduktometr yordamida tahlil qilinayotgan eritmadagi elektrolitlarning elektr o'tkazuvchanligi o'lchanadi. Ehtimol, yana bir atama - elektrolitni tushuntirishga arziydi. Bu eritilgan yoki eritilganda ionlarga parchalanadigan moddadir, buning natijasida keyinchalik elektr toki o'tkaziladi. Ion elektr zaryadlangan zarrachadir. Aslida, konduktor suvning elektr o'tkazuvchanligining ma'lum birliklarini asos qilib olgan holda, uning o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydi. Ya'ni, dastlabki birlik sifatida olingan ma'lum hajmdagi suvning elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydi.

O'tgan asrning 70-yillari boshlariga qadar, "mo" o'lchov birligi elektr o'tkazuvchanligini ko'rsatish uchun ishlatilgan, u boshqa miqdorning hosilasi edi - qarshilikning asosiy birligi Ohm. Elektr o'tkazuvchanligi qarshilikka teskari proportsional miqdordir. Endi u Siemensda o'lchanadi. Bu miqdor germaniyalik fizik Verner fon Siemens sharafiga o'z nomini oldi.

Siemens

Siemens (Cm yoki S deb belgilanishi mumkin) elektr o'tkazuvchanligini o'lchash birligi bo'lgan Ohmning o'zaro nisbati. Bir sm qarshilik 1 ohm bo'lgan har qanday o'tkazgichga teng. Siemens quyidagi formula orqali ifodalanadi:

• 1 sm = 1: Ohm = A: B = kg -1 m -2 s³A², bu erda
  A - amper,
  V - volt.

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi

Endi moddaning tashish qobiliyati haqida gapiraylik issiqlik energiyasi. Hodisaning mohiyati shundan iborat kinetik energiya berilgan jism yoki moddaning haroratini belgilovchi atomlar va molekulalar o'zaro ta'sirlashganda boshqa jism yoki moddaga o'tadi. Boshqacha qilib aytganda, issiqlik o'tkazuvchanligi - bu jismlar, moddalar, shuningdek, tana va modda o'rtasidagi issiqlik almashinuvi.

Suvning issiqlik o'tkazuvchanligi ham juda yuqori. Odamlar suvning bu xususiyatidan har kuni uni sezmay foydalanishadi. Masalan, idishga sovuq suv quyish va undagi ichimliklar yoki ovqatlarni sovutish. Sovuq suv shishadan yoki idishdan issiqlikni oladi, buning evaziga teskari reaktsiya ham mumkin;

Endi xuddi shu hodisani sayyoralar miqyosida osongina tasavvur qilish mumkin. Yozda okean isiydi, keyin esa sovuq ob-havoning boshlanishi bilan u asta-sekin soviydi va issiqligini havoga beradi va shu bilan qit'alarni isitadi. Qish faslida sovigan okean quruqlikka nisbatan juda sekin isinishni boshlaydi va yoz quyoshida so‘nib turgan qit’alarga salqinligini beradi.

Suvning zichligi

Yuqorida aytib o'tilganidek, baliq qishda suv havzasida yashaydi, chunki suv butun yuzasida qobiqqa aylanadi. Biz bilamizki, suv nol daraja haroratda muzga aylana boshlaydi. Suvning zichligi uning zichligidan katta bo'lganligi sababli u suzadi va sirtda muzlaydi.

suvning xossalari

Shuningdek, suv turli sharoitlar ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vosita bo'lishi mumkin. Ya'ni, suv elektronlarini tashlab, musbat zaryadlanadi va oksidlanadi. Yoki u elektronlarni oladi va manfiy zaryadlanadi, ya'ni u tiklanadi. Birinchi holda, suv oksidlanadi va o'lik deb ataladi. U juda kuchli bakteritsid xususiyatlariga ega, ammo uni ichish kerak emas. Ikkinchi holda, suv tirik. U tetiklantiradi, tanani tiklashni rag'batlantiradi va hujayralarga energiya olib keladi. Suvning bu ikki xossalari orasidagi farq “oksidlanish-qaytarilish potensiali” atamasida ifodalanadi.

Suv nima bilan reaksiyaga kirishishi mumkin?

Suv Yerda mavjud bo'lgan deyarli barcha moddalar bilan reaksiyaga kirishishga qodir. Bitta narsa shundaki, bu reaktsiyalar paydo bo'lishi uchun siz mos harorat va mikroiqlimni ta'minlashingiz kerak.

Masalan, qachon xona harorati suv natriy, kaliy, bariy kabi metallar bilan yaxshi reaksiyaga kirishadi - ular faol deb ataladi. Galogenlar bilan - bu ftor, xlor. Suv qizdirilganda temir, magniy, ko'mir va metan bilan yaxshi reaksiyaga kirishadi.

Turli katalizatorlar yordamida suv amidlar, efirlar bilan reaksiyaga kirishadi karboksilik kislotalar. Katalizator - bu tarkibiy qismlarni o'zaro reaktsiyaga undaydigan va uni tezlashtiradigan moddadir.

Yerdan boshqa joyda suv bormi?

Hozircha hech qanday sayyorada emas quyosh tizimi, Yerdan tashqari, suv topilmadi. Ha, ular Yupiter, Saturn, Neptun va Uran kabi gigant sayyoralarning sun'iy yo'ldoshlarida mavjudligini taklif qilishadi, ammo olimlar hozircha aniq ma'lumotlarga ega emaslar. Hali to'liq tasdiqlanmagan yana bir gipoteza mavjud er osti suvlari Mars sayyorasida va Yerning sun'iy yo'ldoshida - Oyda. Mars haqida bir qancha nazariyalar ilgari surilganki, bu sayyorada bir vaqtlar okean bo‘lgan va uning mumkin bo'lgan model hatto olimlar tomonidan ishlab chiqilgan.

Quyosh tizimidan tashqarida, olimlarning fikriga ko'ra, suv bo'lishi mumkin bo'lgan ko'plab katta va kichik sayyoralar mavjud. Ammo hozircha bunga ishonch hosil qilish uchun zarracha imkoniyat yo'q.

Suvning issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi amaliy maqsadlarda qanday qo'llaniladi

Suv yuqori issiqlik sig'imiga ega bo'lganligi sababli, u issiqlik tarmoqlarida sovutish suvi sifatida ishlatiladi. Bu ishlab chiqaruvchidan iste'molchiga issiqlik uzatishni ta'minlaydi. Ko'pgina atom elektr stantsiyalari suvni mukammal sovutish suvi sifatida ishlatadi.

Tibbiyotda muz sovutish uchun, bug 'dezinfeksiya uchun ishlatiladi. Muzdan umumiy ovqatlanish tizimida ham foydalaniladi.

Ko'pgina yadroviy reaktorlarda yadroviy zanjirli reaktsiyaning muvaffaqiyatli sodir bo'lishini ta'minlash uchun suv moderator sifatida ishlatiladi.

Bosimli suv bo'linish, sindirish va hatto kesish uchun ishlatiladi toshlar. Bu tunnellar, er osti binolari, omborlar va metrolarni qurishda faol foydalaniladi.

Xulosa

Maqolada ko'rinib turibdiki, suv o'zining xususiyatlari va funktsiyalarida Yerdagi eng almashtirib bo'lmaydigan va ajoyib moddadir. Erdagi odam yoki boshqa tirik mavjudotning hayoti suvga bog'liqmi? Mutlaqo ha. Ushbu modda boshqaruvga hissa qo'shadimi ilmiy faoliyat odammi? Ha. Suvning elektr o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi va boshqalar bormi foydali xususiyatlar? Javob ham "ha". Yana bir narsa shundaki, Yerda suv kamroq va ayniqsa, toza suv. Va bizning vazifamiz uni (va shuning uchun barchamizni) yo'q bo'lib ketishdan saqlash va himoya qilishdir.

Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti moddaning fizik parametri bo'lib, umuman olganda harorat, bosim va moddaning turiga bog'liq. Ko'pgina hollarda turli xil materiallar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti turli usullar yordamida eksperimental tarzda aniqlanadi. Ularning aksariyati o'lchovga asoslangan issiqlik oqimi va o'rganilayotgan moddadagi harorat gradienti. Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l, Vt/(m×K) munosabatdan aniqlanadi: shundan kelib chiqadiki, issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti vaqt birligi bilan izotermik sirt birligi orqali o'tadigan issiqlik miqdoriga son jihatdan tengdir. harorat gradienti birlikka teng. Turli moddalarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining taxminiy qiymatlari shaklda ko'rsatilgan. 1.4 Jismlar har xil haroratga ega bo'lishi mumkinligi sababli va issiqlik almashinuvi mavjud bo'lganda, tananing o'zida harorat notekis taqsimlanadi, ya'ni. Avvalo, issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining haroratga bog'liqligini bilish muhimdir. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, amaliyot uchun etarli aniqlik bilan ko'plab materiallar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining haroratga bog'liqligi chiziqli deb taxmin qilinishi mumkin: bu erda l 0 - t 0 haroratda issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining qiymati; b - eksperimental tarzda aniqlangan doimiy.

Gazlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti. Kinetik nazariyaga ko'ra, oddiy bosim va haroratda gazlarda issiqlik o'tkazuvchanligi bilan issiqlik almashinuvi, xaotik harakat va alohida gaz molekulalarining to'qnashuvi natijasida molekulyar harakatning kinetik energiyasini uzatish bilan aniqlanadi. Bunday holda, issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti quyidagi munosabat bilan aniqlanadi: Qaerda - o'rtacha tezlik gaz molekulalarining harakati - gaz molekulalarining to'qnashuvlar orasidagi o'rtacha erkin yo'li - gazning zichligi; Bosim ortishi bilan zichlik teng ravishda ortadi, yo'l uzunligi kamayadi va mahsulot doimiy bo'lib qoladi. Shuning uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bosimning o'zgarishi bilan sezilarli darajada o'zgarmaydi. Istisno juda past (2,66 × 10 3 Pa dan kam) va juda yuqori (2 × 10 9 Pa) bosimdir. Gaz molekulalari harakatining o'rtacha tezligi haroratga bog'liq: bu erda R m - 8314,2 J/(kmol×K) ga teng universal gaz konstantasi; m - gazning molekulyar massasi; T - harorat, K. Gazlarning issiqlik sig'imi harorat oshishi bilan ortadi. Bu gazlar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti harorat oshishi bilan ortib borishini tushuntiradi. Gazlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l 0,006 dan 0,6 Vt / (m × K) gacha. Shaklda. 1.5 N. B. Vargaftik tomonidan amalga oshirilgan turli gazlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientini o'lchash natijalarini taqdim etadi. Gazlar orasida geliy va vodorod issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bilan keskin ajralib turadi. Ularning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti boshqa gazlarga qaraganda 5-10 marta katta. Bu rasmda aniq ko'rinadi. 1.6. Geliy va vodorod molekulalari past massaga ega va shuning uchun yuqori o'rtacha harakat tezligiga ega, bu ularning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini tushuntiradi. Ideallardan sezilarli darajada farq qiluvchi suv bug'lari va boshqa haqiqiy gazlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari ham bosimga kuchli bog'liqdir. uchun gaz aralashmalari Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientini qo'shimchalar qonuni bilan aniqlash mumkin emas, uni eksperimental aniqlash kerak;

1.5-rasm Gazlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari.

1-suv bug'i; 2-karbonat angidrid; 3-havo; 4-argon; 5 - kislorod; 6-azot

Guruch. 1.6 Geliy va vodorodning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari.

Suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti. Tomchi suyuqliklarda issiqlikning tarqalish mexanizmi energiyani mos kelmaydigan elastik tebranishlar orqali uzatish sifatida ifodalanishi mumkin. A. S. Predvoditelev tomonidan ilgari surilgan suyuqliklarda issiqlik uzatish mexanizmining ushbu nazariy g'oyasi N. B. Vargaftik tomonidan turli xil suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanligi bo'yicha eksperimental ma'lumotlarni tavsiflash uchun ishlatilgan. Ko'pgina suyuqliklar uchun nazariya yaxshi tasdiqlangan. Ushbu nazariyaga asoslanib, quyidagi shakldagi issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti formulasi olingan: bu erda suyuqlikning doimiy bosimdagi issiqlik sig'imi - suyuqlikning zichligi; m - molekulyar og'irlik. Suyuqlikdagi elastik to'lqinlarning tarqalish tezligiga mutanosib bo'lgan A koeffitsienti suyuqlikning tabiatiga bog'liq emas, balki haroratga bog'liq, Ac p ≈const. Suyuqlikning zichligi r harorat ortishi bilan kamayganligi sababli (1.21) tenglamadan kelib chiqadiki, doimiy molekulyar og'irlikdagi suyuqliklar uchun (asosiylanmagan va zaif bog'langan suyuqliklar) issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti harorat oshishi bilan kamayishi kerak. (1.21) formulada kuchli bog'langan suyuqliklar (suv, spirtlar va boshqalar) uchun siz o'zgarishni hisobga oladigan assotsiatsiya koeffitsientini kiritishingiz kerak. molekulyar og'irlik. Assotsiatsiya koeffitsienti haroratga ham bog'liq va shuning uchun turli haroratlarda u issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientiga boshqacha ta'sir qilishi mumkin. Tajribalar shuni tasdiqlaydiki, ko'pchilik suyuqliklar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l harorat oshishi bilan kamayadi, suv va glitserin bundan mustasno (1.7-rasm). Tomchi suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti taxminan 0,07 dan 0,7 Vt / (m × K) oralig'ida joylashgan. Bosim ortishi bilan suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari ortadi.

Guruch. 1.7 Har xil suyuqliklarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari.

1-vazelin moyi; 2-benzol; 3-aseton; 4-kastor yog'i; 5-etil spirti; 6-metil spirti; 7-glitserin; 8-suv.

Qattiq jismlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti. Metalllarda issiqlikning asosiy uzatuvchisi hisoblanadi erkin elektronlar, uni ideal bir atomli gazga o'xshatish mumkin. Atomlarning tebranish harakatlari yordamida yoki elastik shaklda issiqlik uzatish tovush to'lqinlari istisno qilib bo'lmaydi, lekin uning ulushi elektron gaz bilan energiya uzatish bilan solishtirganda ahamiyatsiz. Erkin elektronlar harakati tufayli harorat isitish yoki sovutish metallining barcha nuqtalarida tenglashtiriladi. Erkin elektronlar ko'proq isitiladigan hududlardan kamroq isitiladigan hududlarga va teskari yo'nalishda harakatlanadi. Birinchi holda, ular atomlarga energiya beradi, ikkinchisida ular uni olib qo'yishadi. Metalllarda issiqlik energiyasining tashuvchisi elektronlar bo'lganligi sababli, issiqlik va elektr o'tkazuvchanlik koeffitsientlari bir-biriga proportsionaldir. Haroratning oshishi bilan termal notekislikning kuchayishi tufayli elektronlarning tarqalishi kuchayadi. Bu sof metallarning issiqlik va elektr o'tkazuvchanlik koeffitsientlarining pasayishiga olib keladi (1.8-rasm). Mavjudligiga qarab har xil turlari aralashmalar, metallarning issiqlik o'tkazuvchanligi keskin kamayadi. Ikkinchisini elektronlarning tarqalishiga olib keladigan strukturaviy bir xilliklarning ortishi bilan izohlash mumkin. Masalan, sof mis uchun l= 396 Vt/(m×K), mishyak izlari bo‘lgan bir xil mis uchun l= 142 Vt/(m×K). Sof metallardan farqli o'laroq, qotishmalarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari harorat oshishi bilan ortadi (1.9-rasm). Dielektriklarda issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti odatda harorat oshishi bilan ortadi (1.10-rasm). Qoida tariqasida, yuqori zichlikdagi materiallar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti yuqori qiymatga ega. Bu materialning tuzilishiga, uning g'ovakligi va namligiga bog'liq.

Guruch. 1.8 Ba'zi sof metallar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining haroratga bog'liqligi.

Ko'pgina qurilish va issiqlik izolyatsiyalash materiallari gözenekli tuzilishga ega (g'isht, beton, asbest, cüruf va boshqalar) va Furier qonunining bunday jismlarga nisbatan qo'llanilishi ma'lum darajada shartli. Materialda g'ovaklarning mavjudligi bunday jismlarni uzluksiz muhit sifatida ko'rib chiqishga imkon bermaydi. Gözenekli materialning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ham shartli. Bu miqdor ma'lum bir hil jismning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ma'nosiga ega bo'lib, u orqali chegaralarda bir xil shakl, o'lcham va harorat bilan bir xil miqdordagi issiqlik ma'lum bir gözenekli tanadan o'tadi. Kukunli va g'ovakli jismlarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ularning zichligiga kuchli bog'liq. Masalan, r zichligi 400 dan 800 kg / m 3 gacha oshgani sayin, asbestning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 0,105 dan 0,248 Vt / (m × K) gacha oshadi. r zichligining issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientiga bu ta'siri, teshiklarni to'ldiruvchi havoning issiqlik o'tkazuvchanligi g'ovakli materialning qattiq tarkibiy qismlaridan sezilarli darajada past ekanligi bilan izohlanadi. G'ovakli materiallarning samarali issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ham namlikka kuchli bog'liqdir. Nam material uchun issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti quruq materialga va alohida suvga qaraganda sezilarli darajada kattaroqdir. Masalan, quruq g'isht uchun l = 0,35, suv uchun l = 0,60 va ho'l g'isht uchun l≈1,0 Vt / (m × K). Bu ta'sirni g'ovakli material ichidagi suvning kapillyar harakati natijasida hosil bo'lgan konvektiv issiqlik almashinuvi va qisman changni yutish bilan bog'langan namlikning erkin suvga nisbatan turli xil xususiyatlarga ega ekanligi bilan izohlash mumkin. Haroratning o'zgarishi bilan donador materiallarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientining oshishi haroratning oshishi bilan donalar orasidagi bo'shliqlarni to'ldiruvchi muhitning issiqlik o'tkazuvchanligi oshishi va donador massaning nurlanishi bilan issiqlik o'tkazuvchanligi oshishi bilan izohlanishi mumkin. ham ortadi. Qurilish va issiqlik izolyatsiyalash materiallarining issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari taxminan 0,023 dan 2,9 Vt / (m × K) gacha bo'lgan qiymatlarga ega. Odatda issiqlik izolyatsiyasi uchun ishlatiladigan past issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti [0,25 Vt / (m × K) dan kam] bo'lgan materiallar issiqlik izolyatsiyasi deb ataladi.

Gibbs statistik usuliga asoslangan transport hodisalari nazariyalari o'z oldiga kinetik tenglamalarni olish vazifasini qo'ydi, ulardan topish mumkin. o'ziga xos turi muvozanatsiz taqsimot funksiyalari. Tizimning nomutanosib taqsimot funksiyasi kvazimuvozanatli shaklga ega bo'lib, harorat, zarrachalarning soni zichligi va ularning o'rtacha tezligi quyidagilarga bog'liq deb taxmin qilinadi.

fazo-vaqt koordinatalari. Ketma-ket to'qnashuvlarning o'zaro bog'liqligi nafaqat qattiq to'qnashuvlarni (itarish natijasida yuzaga kelgan), balki yumshoq to'qnashuvlar deb ataladigan (tortishish natijasida paydo bo'lgan) ham hisobga olingan holda erishiladi, buning natijasida zarralar egri traektoriyalar bo'ylab harakatlanadi.

Eng yaxshi ma'lum bo'lgan Kirkvud usuli bo'lib, unda yumshoq ta'sirlar ishqalanish koeffitsientini aniqlaydi. Eynshteyn - Smoluchovskiyga ko'ra, ishqalanish koeffitsienti

Bu erda Boltsman doimiysi, T - mutlaq harorat va o'z-o'zidan tarqalish koeffitsienti.

Kirkvudga ko'ra, atrofdagi zarralarning ma'lum bir zarracha bilan o'zaro ta'sirining o'zaro bog'liqligi t xarakterli vaqt davomida amalga oshiriladi, shundan keyin boshqa zarrachalardan berilgan zarrachaga ta'sir qiluvchi kuchlar o'zaro bog'liqlik vaqtining qiymati ham bo'lishi kerak moddaning makroskopik xususiyatlarining xarakterli bo'shashish vaqtidan kamroq bo'lishi kerak.

Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti uchun Kirkvud quyidagi ifodani oladi

bu yerda - hajm birligiga to'g'ri keladigan zarralar soni, zarralarning radial muvozanat taqsimoti funksiyasi va juft kuchlar potensiali.

Bundan tashqari, ushbu formuladan foydalanib, Yo'q ni hisoblash uchun nafaqat uning hosilalarini, balki (bu o'z-o'zidan hozirda deyarli hal etilmaydigan muammo) katta aniqlik bilan bilish kerak, yaqinda kinetik koeffitsientlarni to'g'ridan-to'g'ri kengaytirish mumkin emasligi ko'rsatildi. Kirkvud aytganidek, zichlik darajalari qatoriga, lekin murakkabroq parchalanishdan foydalanish kerak. Bu allaqachon korrelyatsiya qilingan zarrachalarning takroriy to'qnashuvlarini hisobga olish zarurati bilan bog'liq

boshqa zarralar bilan oldingi to'qnashuvlar natijasi. Ushbu qiyinchiliklar bilan bog'liq holda, model tadqiqot usullariga murojaat qilish kerak.

Orasida modellashtirish ishlari Suyuqliklardagi issiqlik harakatining tabiati haqidagi g'oyalarga asoslangan ishlar qiziqish uyg'otadi, ularda issiqlik almashinuvi muhitning (fononlarning) giperakustik tebranishlari orqali aniqlanadi. Bu yondashuv suyuqlikdagi molekulalar harakatining kollektiv xususiyatini hisobga oladi. Bunday holda, K issiqlik o'tkazuvchanligi, masalan, quyidagicha aniqlanadi (Sakiadis va Kotes formulasi)

gipertovush tezligi qayerda; doimiy bosimdagi issiqlik sig'imi, molekulalar orasidagi o'rtacha masofa, zichlik.

Model yondashuvidan tashqari, issiqlik o'tkazuvchanligi uchun yarim empirik munosabatlar ham mavjud (Filippov,

Issiqlik o'tkazuvchanligi issiqlik o'tkazuvchanligidan taxminan 5 marta kamroq (43-jadval). Uglerod tetraklorid oddiy suyuqlik bo'lib, uning uchun boshqa suyuqliklar singari, harorat oshishi bilan tovush tezligi pasayadi, issiqlik o'tkazuvchanligi pasayadi va issiqlik sig'imi ortadi. Past haroratli suv uchun buning aksi. Suvdagi barcha bu xususiyatlarning o'zgarishi tabiati gazsimon holatdagi oddiy moddalar uchun ularning o'zgarishi tabiatiga o'xshaydi. Aslida, gazning issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi

O'rtacha molekulyar tezlik, issiqlik sig'imi va o'rtacha erkin yo'l).

Misol uchun, quyida havoning issiqlik o'tkazuvchanligiga bog'liqligi atmosfera bosimi bir qator haroratlar uchun.

Muzning erishi paytida issiqlik o'tkazuvchanligining o'zgarishi I va suyuq suv haroratining oshishi bilan T ning keyingi o'zgarishi rasmda ko'rsatilgan. 57, shundan ko'rinib turibdiki, I muzni eritganda issiqlik o'tkazuvchanligi taxminan ga kamayadi.

43-jadval (skanerga qarang) Suv va uglerod tetrakloridning issiqlik o'tkazuvchanliklarining haroratga bog'liqligi

4 marta. O'ta sovutilgan suvning issiqlik o'tkazuvchanligining -40 ° C gacha o'zgarishini o'rganish shuni ko'rsatadiki, o'ta sovutilgan suv 0 ° C da hech qanday xususiyatga ega emas (43-jadval). Issiqlik o'tkazuvchanligining normal haroratli harakatini ko'rsatish uchun issiqlik o'tkazuvchanligining haroratga bog'liqligi keltirilgan. Issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan monoton ravishda kamayadi.

Bosim ortib borayotgan barcha normal suyuqliklar harorat bilan issiqlik o'tkazuvchanligining o'zgarishi belgisini o'zgartiradi. Suyuqliklarning katta sinfi uchun bu o'zgarish bosimda sodir bo'ladi suvning issiqlik o'tkazuvchanligi tabiatni o'zgartirmaydi haroratga bog'liqlik bosim ostida. Bosimdagi suvning issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishning nisbiy kattaligi -50%, uchun esa

boshqa normal suyuqliklar uchun bir xil bosimdagi bu o'sish (58-rasm).

K ning suv bosimiga bog'liqligi rasmda ko'rsatilgan. 58. Bosimning oshishi bilan suvning issiqlik o'tkazuvchanligining bunday kichik nisbiy o'sishi boshqa suyuqliklarga nisbatan suvning past siqilishi bilan bog'liq bo'lib, bu molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlarining tabiati bilan belgilanadi.

Guruch. 57. Suvning issiqlik o'tkazuvchanligining haroratga bog'liqligi

Guruch. 58. Bir qator bosimlar uchun issiqlik o'tkazuvchanligi va silikon moyining haroratga bog'liqligi