8-сыныпта «жылу құбылысы» бөлімін оқытуда компьютерлік технологияны қолдану
КІРІСПЕ 3
1 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ 4
2 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары бойынша жалпы түсінік 6
2.2 Ішкі энергия 7
2.3 Жылуөткізгіштік 12
2.4 Конвекция және сәулелену 13
2.5 Жылу мөлшері 16
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы 18
3 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ 20
3.1 Жаңа сабақ жоспары 21
3.2 «Білгірлер, тапқырлар және алғырлар» атты білім сайысы 23
3.3 «Жылу құбылыстары» бөлімін қайталау сабағы 25
4 «ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ» БӨЛІМІНЕ ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ 27
5 ФИЗИКАНЫ ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯЛАР ҚОЛДАНУ 31
6. ОҚУШЫЛАРҒА АРНАЛҒАН ТЕСТЕР ЖИНАҒЫ 38
ҚОРЫТЫНДЫ 46
ӘДЕБИЕТТЕР 47
ҚОСЫМША А 49
ҚОСЫМША Б 50
ҚОСЫМША В 52
ҚОСЫМША Г 54
1 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ 4
2 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары бойынша жалпы түсінік 6
2.2 Ішкі энергия 7
2.3 Жылуөткізгіштік 12
2.4 Конвекция және сәулелену 13
2.5 Жылу мөлшері 16
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы 18
3 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ 20
3.1 Жаңа сабақ жоспары 21
3.2 «Білгірлер, тапқырлар және алғырлар» атты білім сайысы 23
3.3 «Жылу құбылыстары» бөлімін қайталау сабағы 25
4 «ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ» БӨЛІМІНЕ ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ 27
5 ФИЗИКАНЫ ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯЛАР ҚОЛДАНУ 31
6. ОҚУШЫЛАРҒА АРНАЛҒАН ТЕСТЕР ЖИНАҒЫ 38
ҚОРЫТЫНДЫ 46
ӘДЕБИЕТТЕР 47
ҚОСЫМША А 49
ҚОСЫМША Б 50
ҚОСЫМША В 52
ҚОСЫМША Г 54
Қазіргі кезең ақпараттық технологиялардың, компьютерлік жүйенің дамыған заманы. Олар өмірдің барлық саласын қамтыған және өте кең қолданыста. Сондықтан, ақпараттық компьютерлік технологияларды, олардың жетістіктерін оқу үрдісінде қолдану бұл заман талабы.
Мектеп мұғалімдерінің компьютерлік білім деңгейін көтеру мен оқушылардың да компьютерлік білімдерін дамыту физиканы оқытуда ақпараттық технологияны қолданудың өзектілігін тудыратын қиын сұрақтардың бірі болып табылады.
Есептеуіш техникасын информатика пәнінде ғана пайдаланып қоймай, оны бастауыш сыныптан бастап барлық пәндерге енгізген кезде ғана оқушылардың компьютерлік сауаттылығы қалыптасады.
Оқушылар кәдімгі мектептегі оқулыққа қарағанда, компьютердегі электрондық оқулықты оқығанда жоғары қызығушылық танытады. Ақпараттық технологияларды қолданудың өз артықшылықтары бар. Солардың ішінде айта кететін болсақ, олардың қолайлылығы, қызықтылығы, білім берудің сапасын арттыру және дамыту қарқынын күшейтудегі тиімділігі.
С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінде де бұған өте үлкен көңіл бөлінген және соған сәйкес арнайы бөлім – (ЦВИОТ) қызмет атқарады.
Бітіру жұмысымның тақырыбы: «8-ші сыныпта «Жылу құбылысы» бөлімін оқытуда компьютерлік технологияны қолдану». Жетекшім екеуіміз осы тақырыпты таңдап алуымызға себепші болған жағдайлар, бұл «Жылу құбылысы» деген физиканың қарапайым бөлімін жан-жақты, қызықты жақтарынан оқушыларға компьютердің көмегімен жеткізу, түсіндіру. Электрондық оқулық құрғанда да, осы тақырыпқа сәйкес тәрбиелік мәні зор мақал-мәтелдер, қызықты жұмбақтар енгіздік. Броундық қозғалыстың да макетін олар экраннан көре алады. Құр сөзбен айтқанша, бір рет көріп, көз алдарына елестете алады.
Мектеп мұғалімдерінің компьютерлік білім деңгейін көтеру мен оқушылардың да компьютерлік білімдерін дамыту физиканы оқытуда ақпараттық технологияны қолданудың өзектілігін тудыратын қиын сұрақтардың бірі болып табылады.
Есептеуіш техникасын информатика пәнінде ғана пайдаланып қоймай, оны бастауыш сыныптан бастап барлық пәндерге енгізген кезде ғана оқушылардың компьютерлік сауаттылығы қалыптасады.
Оқушылар кәдімгі мектептегі оқулыққа қарағанда, компьютердегі электрондық оқулықты оқығанда жоғары қызығушылық танытады. Ақпараттық технологияларды қолданудың өз артықшылықтары бар. Солардың ішінде айта кететін болсақ, олардың қолайлылығы, қызықтылығы, білім берудің сапасын арттыру және дамыту қарқынын күшейтудегі тиімділігі.
С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінде де бұған өте үлкен көңіл бөлінген және соған сәйкес арнайы бөлім – (ЦВИОТ) қызмет атқарады.
Бітіру жұмысымның тақырыбы: «8-ші сыныпта «Жылу құбылысы» бөлімін оқытуда компьютерлік технологияны қолдану». Жетекшім екеуіміз осы тақырыпты таңдап алуымызға себепші болған жағдайлар, бұл «Жылу құбылысы» деген физиканың қарапайым бөлімін жан-жақты, қызықты жақтарынан оқушыларға компьютердің көмегімен жеткізу, түсіндіру. Электрондық оқулық құрғанда да, осы тақырыпқа сәйкес тәрбиелік мәні зор мақал-мәтелдер, қызықты жұмбақтар енгіздік. Броундық қозғалыстың да макетін олар экраннан көре алады. Құр сөзбен айтқанша, бір рет көріп, көз алдарына елестете алады.
1. Абдулгафаров Қ.Қ. Орта мектепте физика есептерін шығару/ Қ.Қ. Абдулгафаров. -Алматы: Мектеп, 1986.- 350 б.
2. Башарұлы Р.Жаңа оқулықтың тиімділігі/Р. Башарұлы //Физика және астрономия, 2/2004.-Б.27-29.
3. Бурсиан Э.В. Задачи по физике для компьютера/ Э.В. Бурсиан. -М.:Просвещение, 1998.-412 б.
4. Воронин Ю.А. Компьютерные технологии в процессе предметной подготовки учителя/ Ю.А. Воронин. –Томск: Педагогика, 2003. -456 с.
5. Дәулетқұлов Б.8-сыныпқа арналған «Физика және астрономия» оқулығы/ Ғ. Байжасарова.-Алматы.: Рауан, 2003.- 425 б.
6. Дмитриева В.Ф.Использование информационных технологии при обучении физике/ В.Ф. Дмитриева.-М.: Просвещение, 2007.-365 с.
7. Қойшыбаев Н. Механика, молекулалық физика және жылу/ О.А. Шарықбаев. –Алматы.: Қазмем ҒАҒЗИ, 2001.- 465 б.
8. Ильин В.А. История физики.-М.:Издательский центр. Академия, 2003.-Б.272
9. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. –М.: Просвещение, 1982. -448 с.
10. Перышкин А.В.Физика. Орта мектептің 8 сыбына арналған оқулық/ Н.А. Родионова.-Алматы.: Рауан, 1996. -492 б.
11. Ізтілеуов Қ.Термометрдің моделі. //Информатика, Физика, Математика,№4. –Алматы. : 1994.-Б. 22.
12. Коменецкий С.Е. Методика преподавания физики в средней школе.Учебное пособие для студентов пед. ин-товпо физ.-мат. спец./С.Е. Коменецкий. -М.: Просвещение,1987.-С.336
13. Пинский А.А. Физика және астраномия. 8-сыныпқа арналған оқулық./ А.А. Пинский. -Алматы, 2003.-328 б.
14. Мақымова М. «Білгірлер, тапқырлар» сайыс сабағы / М. Мақымова //Информатика негіздері, №2. -2003. -С.12.
15. Рымкевич А.П. Орта мектептің 9-11 сыныптарына арналған физикадан есептер жинағы /А.П. Рымкевич .-Алматы.: Рауан,1992.-Б. 224
16. Мякишев Г.Я. Физика 10 класс / Г.Я. Мякишев. -М.: Просвещение,1992. -516 с.
17. Сәрсенова А. Сабақта көрнекті құралдарды пайдалану / А.Сәрсенова //Математика және физика, 2/2004. -Б.12-16.
18. Стародубцев В.А. Компьютерные и мультимединые технологии в естественнонаучном образовании/ В.А. Стародубцев.-Томск: Дельтаплан, 2002.-411 с.
2. Башарұлы Р.Жаңа оқулықтың тиімділігі/Р. Башарұлы //Физика және астрономия, 2/2004.-Б.27-29.
3. Бурсиан Э.В. Задачи по физике для компьютера/ Э.В. Бурсиан. -М.:Просвещение, 1998.-412 б.
4. Воронин Ю.А. Компьютерные технологии в процессе предметной подготовки учителя/ Ю.А. Воронин. –Томск: Педагогика, 2003. -456 с.
5. Дәулетқұлов Б.8-сыныпқа арналған «Физика және астрономия» оқулығы/ Ғ. Байжасарова.-Алматы.: Рауан, 2003.- 425 б.
6. Дмитриева В.Ф.Использование информационных технологии при обучении физике/ В.Ф. Дмитриева.-М.: Просвещение, 2007.-365 с.
7. Қойшыбаев Н. Механика, молекулалық физика және жылу/ О.А. Шарықбаев. –Алматы.: Қазмем ҒАҒЗИ, 2001.- 465 б.
8. Ильин В.А. История физики.-М.:Издательский центр. Академия, 2003.-Б.272
9. Кудрявцев П.С. Курс истории физики. –М.: Просвещение, 1982. -448 с.
10. Перышкин А.В.Физика. Орта мектептің 8 сыбына арналған оқулық/ Н.А. Родионова.-Алматы.: Рауан, 1996. -492 б.
11. Ізтілеуов Қ.Термометрдің моделі. //Информатика, Физика, Математика,№4. –Алматы. : 1994.-Б. 22.
12. Коменецкий С.Е. Методика преподавания физики в средней школе.Учебное пособие для студентов пед. ин-товпо физ.-мат. спец./С.Е. Коменецкий. -М.: Просвещение,1987.-С.336
13. Пинский А.А. Физика және астраномия. 8-сыныпқа арналған оқулық./ А.А. Пинский. -Алматы, 2003.-328 б.
14. Мақымова М. «Білгірлер, тапқырлар» сайыс сабағы / М. Мақымова //Информатика негіздері, №2. -2003. -С.12.
15. Рымкевич А.П. Орта мектептің 9-11 сыныптарына арналған физикадан есептер жинағы /А.П. Рымкевич .-Алматы.: Рауан,1992.-Б. 224
16. Мякишев Г.Я. Физика 10 класс / Г.Я. Мякишев. -М.: Просвещение,1992. -516 с.
17. Сәрсенова А. Сабақта көрнекті құралдарды пайдалану / А.Сәрсенова //Математика және физика, 2/2004. -Б.12-16.
18. Стародубцев В.А. Компьютерные и мультимединые технологии в естественнонаучном образовании/ В.А. Стародубцев.-Томск: Дельтаплан, 2002.-411 с.
8-СЫНЫПТА ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ БӨЛІМІН
ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯНЫ
ҚОЛДАНУ
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
3
1. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ 4
2. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары бойынша жалпы түсінік 6
2.2 Ішкі энергия
7
2.3 Жылуөткізгіштік
12
2.4 Конвекция және сәулелену
13
2.5 Жылу мөлшері
16
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы 18
3 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
20
3.1 Жаңа сабақ жоспары
21
3.2 Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты білім сайысы
23
3.3 Жылу құбылыстары бөлімін қайталау сабағы
25
4 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ БӨЛІМІНЕ ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ 27
5 ФИЗИКАНЫ ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯЛАР ҚОЛДАНУ
31
6. ОҚУШЫЛАРҒА АРНАЛҒАН ТЕСТЕР ЖИНАҒЫ
38
ҚОРЫТЫНДЫ
46
ӘДЕБИЕТТЕР
47
ҚОСЫМША А
49
ҚОСЫМША Б 50
ҚОСЫМША В 52
ҚОСЫМША Г 54
КІРІСПЕ
Қазіргі кезең ақпараттық технологиялардың, компьютерлік жүйенің
дамыған заманы. Олар өмірдің барлық саласын қамтыған және өте кең
қолданыста. Сондықтан, ақпараттық компьютерлік технологияларды, олардың
жетістіктерін оқу үрдісінде қолдану бұл заман талабы.
Мектеп мұғалімдерінің компьютерлік білім деңгейін көтеру мен
оқушылардың да компьютерлік білімдерін дамыту физиканы оқытуда ақпараттық
технологияны қолданудың өзектілігін тудыратын қиын сұрақтардың бірі болып
табылады.
Есептеуіш техникасын информатика пәнінде ғана пайдаланып қоймай, оны
бастауыш сыныптан бастап барлық пәндерге енгізген кезде ғана оқушылардың
компьютерлік сауаттылығы қалыптасады.
Оқушылар кәдімгі мектептегі оқулыққа қарағанда, компьютердегі
электрондық оқулықты оқығанда жоғары қызығушылық танытады. Ақпараттық
технологияларды қолданудың өз артықшылықтары бар. Солардың ішінде айта
кететін болсақ, олардың қолайлылығы, қызықтылығы, білім берудің сапасын
арттыру және дамыту қарқынын күшейтудегі тиімділігі.
С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінде де
бұған өте үлкен көңіл бөлінген және соған сәйкес арнайы бөлім – (ЦВИОТ)
қызмет атқарады.
Бітіру жұмысымның тақырыбы: 8-ші сыныпта Жылу құбылысы бөлімін
оқытуда компьютерлік технологияны қолдану. Жетекшім екеуіміз осы тақырыпты
таңдап алуымызға себепші болған жағдайлар, бұл Жылу құбылысы деген
физиканың қарапайым бөлімін жан-жақты, қызықты жақтарынан оқушыларға
компьютердің көмегімен жеткізу, түсіндіру. Электрондық оқулық құрғанда да,
осы тақырыпқа сәйкес тәрбиелік мәні зор мақал-мәтелдер, қызықты жұмбақтар
енгіздік. Броундық қозғалыстың да макетін олар экраннан көре алады. Құр
сөзбен айтқанша, бір рет көріп, көз алдарына елестете алады.
Дипломдық жобаны құрған кезде біз оқушылардың жасырынды қабілеттерін
және шығармашылық потенциалдарын жеделдету үшін 100 рет естігенше, 1 рет
көрген жақсы,- деген нақыл сөзді бағыт-бағдар етіп алдық.
Тақырыптың құндылығы: Физика сабағын компьютердің көмегімен, яғни
информатика сабағымен байланыстыру кең мөлшерде көрсетілген.
Жаңа сабақты оқыту барысында есте сақтау қабілеттерін жетілдіру
қажет. Оқытудың негізгі мақсаты – оқушылардың алған білімінің сапалығымен,
тереңдігін, баяндылығы мен қолданымдылығын қамтамасыз ету. Ал оқу
материалын неғұрлым түсінікті және оқушы санасында нақты бейнелеп, жадында
ұзақ сақталатындай етіп жеткізудің тиімді тәсілдерінің бірі ретінде оқыту
көрнекілігін, яғни компьютерлік технологияны пайдалану қажет.
Ойын элементтерін енгізіп, иллюстративтік материалдарды көрсету
олардың білім алуға деген қызығушылығын арттыратыны белгілі.
Болашақта Қазақстанда білім беру жүйесін ақпараттандыру
телекоммуникациялық желілерді жасау және дамытуымен ұштасады. Ал білім беру
жүйесінің негізгі міндеттері біртұтас телекоммуникациялық желіні құру және
дамыту арқылы шешіледі.
1 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ
Жылу процестері тарихы ғылыми ақиқатқа жетуде қиыншылықты жолдан
өтті. Жылу құбылыстары XVII – XVIII ғғ-да көңіл бөле қарастырыла басталған.
М.В.Ломоносовтың айтуы бойынша ол жансыз заттардың ішкі қозғалысына қатысты
деп тұжырымдаған.
Механикалық құбылыстардан кейінгі ең елеулі және танымал құбылыстар –
жылу құбылыстары. Бұл құбылыстар дененің қыздыруымен немесе суытуымен
байланысты және процестер денелердің кейбір қасиеттерінің өзгеруіне
әкеледі. Жылулық процестердің жүруі заттың құрылысына, оның ішкі құрылымы
мен тығыздығына байланысты[1].
XVII ғасырдан XIX ғасырға дейін жылу табиғаты туралы екі көзқарас
болды. Бірінші теорияға сәйкес материяның ерекше бір түрі жылу тегі бар, ол
бір денеден екіншісіне өтіп, оның қаншалықты қызғанын анықтайды деп
есептеледі. Жылу тегі теориямен қатар, жылудың екінші – корпускулалық
(кішкенне дене дегенді білдіреді) теориясы болады. Бұл теорияға сәйкес,
жылу дегеніміз – дененің өте ұсақ бөлшектерінің үздіксіз ішкі қозғалысы. Ол
теорияны XVII – XVIII ғғ көптеген көрнекті ғалымдар дамытты, мысалы:
Ф.Беккон, Р.Гук, Н.Ньютон, Р.Бойль, Д.Бернулли, М.В.Ломоносов т.б.[2]
Жылу табиғаты туралы корпускулалық теорияның дамуына М.В.Ломоносов зор
үлес қосқан. 1745 жылы жылу мен суықтың табиғаты туралы жазған шығармасында
жылуды зат бөлшектерінің айналмалы қозғалысы ретінде қарастырады. Ломоносов
өз теориясының көмегімен балқу, булану, жылуөткізгіштік және басқа да
құбылыстарға дұрыс түсініктеме бере алған[3].
XIX ғасырдың аяғында атақты ғылымдар: М.Ломоносов, П.Джоуль,
Р.Клаузиус, Дж.Максвел, Л.Больцмандар негізгі қорытынды жасады. Олар жылу
құбылыстарын барлық денелерді құрайтын молекулалардың ретсіз қозғалысы деп
түсіндірді. Молекулалардың ретсіз қозғалысын жылулық қозғалыс деп атады.
Дене молекулаларының жылулық қозғалысын желсіз тынық ауадағы түйнектелген
шіркей тобымен салыстыруға болады. Әлемді құрайтын бөлшектердің көзге
көрінбейтін жылулық қозғалысы ешқашан, ешбір жағдайда тоқталмайды[4].
2 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары туралы жалпы түсінік
Молекулалардың ретсіз қозғалысының нәтижесі броундық қозғалыс болып
табылады. Броундық қозғалыс – үлкен және кіші бөлшектерге, сансыз көп
молекулаларға, және молекулалармен атомдарға тән жылулық қозғалыс. Орта
молекулаларының жылулық қозғалысы мен броундық қозғалыстың себебі болып,
зат бөлшектерінің ретсіз қозғалысының келесі бір түрі – диффузия құбылысы.
Диффузия – бір зат молекулаларының басқа бір зат молекулаларының аралығына
ену құбылысы[5].
Жылу құбылыстары тағы бір негізгі шама – температурамен тығыз
байланысты. Температура ұғымын зерделеу барысында әр түрлі қыздырылған екі
денені жанастырсақ, онда аса қатты қызған дене салқындайды, ал суық дене
жылынады. Екі дененің жылу берілуі әсерінен бір-бірімен жылу немесе энергия
алмасуын байқауға болады[6].
Жылу алмасу – екі дене жалғасуында жылу берілу жолымен энергияның
қаттырақ қыздырылған денеден азырақ қыздырылған денеге өту процесі. Жылуды
өзіне қабылдайтын екінші денеге қарағанда жылу беретін дененің
температурасы жоғары болады. Атмосфералық қысымдағы таза судың қайнау және
қату температуралары айырымының жүздеген бір бөлігін бір градус деп алады.
Газ қысымы температураға тәуелді: температура жоғарылаған сайын газ
қысымы ыдыстың қабырғасына көбірек түседі, ал температура төмендегенде
кемиді.
Т – температура, V – газ көлемі деген белгілер енгізе отырып, газ
көлемінің температураға сызықтық тәуелділігінің кескінін (Сурет 1) көреміз.
Табиғаттағы ең төменгі шектік температура – 273,15С – қа тең, ол
абсолюттік ноль температура.
Цельсий шкаласы бойынша температура t (C) мен абсолюттік
термодинамикалық Кельвин шкаласы бойынша температуралық Т(К) байланыс:
Т=(t+273)K немесе t=(T-273)0C
V
-273 0C 1000 C Т
Ок 273к 373к
Сурет 1 Газ қысымының температураға тәуелділігі.
Абсалют температура молекулалардың жылулық қозғалысының орташа
кинетикалық энергиясына тура пропорционал болады.
Температура – газ молекулалары қозғалысының орташа кинетикалық
энергиясының өлшеуіші. Температураның физикалық мәні де осында[7].
2.2 Ішкі энергия
Энергияның қандайда бір түріне ие болатын денелер белгілі бір жұмыс
атқара алады. Жұмыстың орындалу есебінен дененің энергиясы кемиді. Дененің
энергиясының бұл өзгерісі, дененің атқаратын жұмысының шамасына тең.
Егер денені жоғары лақтырсақ оның кинетикалық энергиясы кемиді де, ал
оның потенциалдық энергиясы арта түседі. Дене ең жоғарғы көтерілген
биіктігінде дененің барлық кинетикалық энергиясы толығымен потенциалдық
энергияға ауысады. Дене төмен қарай түскен кезде кері процесс жүріп,
дененің потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады. Денеге
сығылған серіппе әсер еткенде де осыған ұқсас жағдайды бақылауға болады.
Үйкеліс күшінің болмауынан және тек серпімділік пен тартылыс
күштерінің әрекетінен денелердің немесе денелер жүйесінің потенциалдық және
кинетикалық энергияларының қосындысы барлық жағдайда тұрақты болатын
тәжірибелер мен есептеулер көрсетілген.
Қызу мен деформация, құлап келе жатқан қорғасын жүктің потенциалдық
энергиясының азаюы салдарынан екі дене күйлерінің өзгеретінін білдіреді[8].
Үйкелетін және соғылатын денелер қызады: көлік доңғалағының өстері,
арамен кесілген отын; шегені балғамен бірнеше рет ұрғанда - шегенің
қызғанын, ал сымды бүгіп және жазғанда, иілген жерінің қызғаны сезіледі.
Жер атмосферасына үлкен жылдамдықпен аспан денелері метеориттер енгенде,
айтарлықтай қызу процесі жүреді. Метеориттердің массасы бірнеше
килограммнан бірнеше тоннаға дейін болады, олар реактивті ұшақтардың
жылдамдығын жүздеген есе артық жылдамдықпен ұшатындай өте үлкен кинетикалық
энергияға ие болады. Аса ірі метеориттер атмосферада толық жанбайды, олар
жерге құлайды. Жер атмосферасының тығыз қабаттарына енгенде ұшу аппараттары
да қатты қызады. Осы құбылысты жерден ұшырылатын ғарыштың зымыран
аппараттарын, реактивті ұшақтардың қаптамасын жасағанда міндетті түрде
ескереді. Осындай жағдайлардың барлығында дененің механикалық энергиясының
бір бөлігі оның күйіне байланысты болатын энергияға түрленеді. Оны
механикалық энергиядан өзгеше, оны дененің ішкі энергиясы деп атаймыз.
Газдардың ішкі энергиясы дегенде оның бөлшектері қозғалысының
кинетикалық энергиясын айтады. Сұйықтармен қатты денелердің молекулалары
мен атомдарды тербелмелі қозғалыс жасайды және өзара әрекеттеседі.
Сондықтан сұйықтардың, қатты заттардың және газдардың ішкі энергиясы деп
олардың бөлшектерінің қозғалысы бір мезгілде кинетикалық әрі потенциалдық
энергия деп түсінеміз[9].
Дененің ішкі энергиясы деп – денені құрайтын бөлшектердің ретсіз
қозғалысының энергиясы мен олардың өзара әрекеттесу энергиясын айтады.
Ішкі энергияға сонымен қатар дене ішіндегі бөлшектер қозғалыстың
басқа да түрлеріне байланысты энергияны жатқызады, олар: химиялық энергия,
атом энергиясы, ядроның ішкі энергиясы. Дененің барлық молекулаларының
жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен өзара әрекеттесуінің
потенциалдық энергиясының қосындысы дененің ішкі энергиясы деп аталады.
Дене қатты, сұйық және газ тәрізді бола ма, әлде тұтас немесе майда
ұнтақталған күйде ме, бәрі бір дененің ішкі энергиясы оның температурасына
байланысты. Дененің температурасы артқан сайын оның ішкі энергиясы да
артады. Санақ жүйесін таңдап алуға байланысты дененің толық механикалық
энергиясының болмауы да мүмкін, мысалға жерде жатқан допты жерге қатысты
қарастыру кезінде, бірақ әрқашан дененің ішкі энергиясы болады. Ішкі
энергия дененің қозғалысына да, бұл дененің басқа денелерге қатысты тұрған
орнына да тәуелді емес.
Ішкі энергияның белгілі қоры бола тұрса да, дене механикалық
энергияға: потенциалдық не кинетикалық немесе потенциалдық әрі кинетикалық
энергияға ие бола алады. Жер бетіне біршама биіктікке ұшып бара жатқан
ұшақтың ішкі энергиясымен қатар кинетикалық әрі потенциалдық энергиясы бар.
Дененің жылулық күші ол бір күйден екінші күйге өткенде
термодинамикалық жүйе ретінде ауысып, оның ішкі энергиясы мен анықталады.
Егер дененің температурасы көтерілсе, оның ішкі энергиясы артады, өйткені
дене молекулалары қозғалысының орташа жылдамдығы, демек кинетикалық
энергиясы артады. Дененің температурасы төмендегенде, оның ішкі энергиясы
кемиді[10].
Дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы өзгергенде, демек дененің
температурасы өзгергенде оның ішкі энергиясы өзгереді[11].
Дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы, яғни оның ішкі энергиясын
қалай өзгертуге болады? Динамометр құралының құтысын алақан қызуымен
жылытамыз. Бұл кезде түтікшедегі боялған су тамшыларының солдан оңға қарай
орын ауыстыратындығы байқалады. Бұл – ауаны қызған кезде, оның көлемінің
ұлғаюы салдарынан болады. Ауаның қызуы, оның молекулаларының ретсіз жылулық
қозғалысы жылдамдығының, демек дененің ішкі энергиясының бір бөлігін
құрайтын кинетикалық энергияның артуының дәлелі болып табылады[12].
Құтыны бөлме температурасынан төмен температурадағы су құйылған
ыдысқа орналастырамыз. Оның түтікшедегі су тамшыларының солға қарай
ауысатындығын байқауға болады. Бұл құтыдағы ауаның температурасының
төмендегенін байқауға болады. Барлық жағдайлардағы ауаның және судың ішкі
энергиясының артуы немесе кемуі температура өзгерісіне тікелей байланысты.
Зат температурасының өзгеруіне байлнысты туындайтын процестер
жылулық процесстер аталады. Барлық жылулық процестер заттың ішкі
энергиясының өзгеруімен байланысты.
Ішкі энергияның өзгеруін механикалық жұмыс істеу кезінде кішкене
кесек мысты, төске қойып, оны балғамен 8-10 рет қатты соққанда байқауға
болады. Немесе екі кесек мұзды бір-біріне үйкеп жылытуға, тіпті ерітуге
болады. Бұл олардың ішкі энергиясының артуын білдіреді.
Жүйенің ішкі энергиясын өзгертудің екі тәсілі: қоршаған денелер мен
жылу алмасу және механикалық жұмыс істеу. Егер жүйе өзі жылу беріп немесе
механикалық жұмыс атқарса, онда жүйенің ішкі энергиясы өзгереді. Бұл кезде
оның ішкі энергиясының азайғандығын да байқаймыз.
Тәжірибеде қалың қабырғалы бөтелкеге май қасықпен су құяды.
Бөтелкенің аузын шыны түтікше жалғанған тығынмен жабылады. Резеңке
шлангының көмегімен ауаны қысу үшін түтікшені сорғымен жалғастырады. Ауаны
бөтелкеге сорғы көмегімен айдайды. Бұл шама уақыттан кейін тығын бөтелкеден
атып шығады. Бөтелкенің қабырғаларында ауа мен бу температурасының
төмендігін көрсететін су тамшылары пайда болады.
Бұл процесс: ауа мен су буының молекулалары үздіксіз ретсіз
қозғалыста болып, өздері орналасқан ыдыс қабырғаларына соғылады. Газ
температурасы жоғары болған сайын, молекулалар жылдам қозғалады. Сығылған
газдың молекулалары тығынды атып жібереді. Мұнда оның энергиясы, үйкеліс
күшіне қарсы, тығынды көтерудегі механикалық жұмысты атқаруға жұмсалады.
Ауамен оның ішіндегі будың ішкі энергиясы азаяды[13].
Дененің ішкі энергиясы не механикалық жұмыс істелгенде немесе
бүгілген дененің өзін қоршаған денелермен уақыт өткен сайын жылу алмасу
кезінде өзгереді (артады немесе кемиді). Денемен жұмыс істелмей немесе
дененің өзі жұмыс істемей тұрғандығы ішкі энергияның өзгеру процессі жылу
берілуі деп аталады.
Денелер мен қоршаған ортаның арасындағы немесе дененің бөліктерінің
арасындағы механикалық жұмыс атқарусыз өтетін энергия жылу алмасу деп
аталады. Жылу алмасу кезінде энергия алмасудың молекулалардың арасында өтіп
жатқан жеке дара соқтығысулардың нәтижесінде болатындығы анық. Жылу
алмасуға қатысты денелердің температуралары теңесіп, жылу алмасу тоқтайды.
Табиғатта жылу алмасу жылуөткізгіштік конвекция және сәуле шығарудың
көмегімен өтеді[14].
2.3 Жылуөткізгіштік
Жылу берілудің әр түрінің өзіне тән ерекшеліктері бар, бірақ жылу
берілу олардың әрқайсысында әрдайым бір бағытта: көбірек қыздырылған
денеден азырақ қыздырылған денеге қарай жүреді. Мұнда көбірек қыздырылған
дененің ішкі энергиясы кемиді, ал суығырақ дененің ішкі энергиясы
артады[15].
Ішкі энергия тек қана тікелей бір денеден басқа денеге, мысалға ыстық
судан оған салынған суық қасыққа ғана емес, сонымен қатар аралық денелер
арқылы да беріле алады. 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 байланысы арқылы, немесе аралық денелер арқылы көбірек қыздырылған
денеден азырақ қыздырылған денеге жылу берілу құбылысы жылуөткізгіштік деп
аталады[16].
Тәжірибе жүзінде: бір ұшы тұрғыға бекітілген мыс таяқшаның бос ұшын
шамның жалынына қыздырсақ қызған жағынан бастап, сіріңке біртіндеп
таяқшадан ажырап түсіп қонғанын көреміз. Сымға пластилиннің көмегімен бір-
бірінен бірдей арақашықтықта сіріңкелер орнатылған.
Жылуөткізгіштік кезінде болатын ішкі энергияның берілу процессі неге
байланысты? Қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың ішкі құбылысын еске
түсірсек қатты денедегі бөлшектер әрдайым тербелмелі қозғалыста болады,
бірақ өзінің тепе-теңдік күйін өзгертпейді. Денені қыздырғанда
темперетураның артуына байланысты молекулалар күштірек тербеле бастайды,
өйткені олардың потенциалдық және температуралық энергиясы артады. Артық
энергияның бір бөліктері біртіндеп бір бөлшектен екіншісіне, яғни дененің
бір бөлігінен көрші бөліктеріне беріледі.
Қатты денелердің барлығы түрліше энергия береді. Олардың ішінде жылу
өткізу механизмі өте баяу жүретін оқшаулағыштар бар. Оқшаулағыштардың
металдарға қарағанда жылу өткізуі жүздеген мыңдаған есе кем.
Сұйықтарда ішкі энергия көбірек қызған бөліктен азырақ қызған бөлікке
молекулалардың соқтығысуынан және жарым-жартылай диффузия есебінен ауысады:
жылдамырақ қозғалатын молекулалар азырақ қыздырылған бөлікке енеді.
Сұйықтарда металдан басқасында сынапта жылуөткізгіштік жоғары емес.
Газдарда, әсіресе сиретілген газдарда молекулалар бір-біріне едәуір
арақашықтықта болатындықтан; сұйықтарға қарағанда олардың жылуөткізгіштігі
тіпті аз.
Түрлі заттарды ішкі құбылысына қарай олардың жылуөткізгіштігі де
түрліше болып келеді. Жылуөткізгіштік заттардағы энергияның түрлену
сипатына тәуелді және бөлшектерінің орын ауыстыруына тәуелсіз болады.
Әр түрлі материалдардың алуан түрлі жылу өткізгіштігін көптеген
қарапайым тәжірибелер арқылы байқауға болады:
а) Егер балауызбен шегелер жапсырылған мыс және темір таяқшаларын ұштарын
шамның жалынына қыздырса, темірге қарағанда, мыс шегелердің оған тез түсіп
қалатынын байқаймыз. Неліктен? Темірмен салыстырғанда мыстың
жылуөткізгіштігі едәуір жоғары. Шыныға қарағанда темірдің жылуөткізгіштігі
көбірек.
б) Үй жағдайында жылытқыш радиаторы жылуөткізгіштікке мысал бола алады.
Оның ішіндегі ыстық су радиаторы жылытады. Ал радиатор бойындағы жылуды
онымен жанасатын ауаға беретіндей етіп жасалады.
в) сұйықтар жылуды нашар өткізеді. Егер суды сынауықтың жоғары бөлігінде
ысытса, онда су тез қайнайды. Бірақ сынауықтың түбіндегі мұз еру үшін ұзақ
уақыт кетеді. Бұл судың да, шынының да жылуөткізгіштігі аз екенін, жылуды
нашар өткізетіндігін көрсетеді[17].
Металдарға қарағанда жылуды нашар өткізгіштерді ұзақ сақтайтындығын
есте сақтау керек. Жылуөткізгіштігі аз заттарды энергияны сақтайтын
жерлерде қолданады.
Мыстың жылуөткізгіштігі темірдің жылуөткізгіштігінен 6 есе, шынының
жылуөткізгіштігі 600 есе, судың жылуөткізгіштігі 7200 есе, тығынның
жылуөткізгіштігі 9000 есе, мақтанікі 18000 есе, ал ауаның жылуөткізгіштігі
18000 есе көп.
Ауа мен мақтаның жылуөткізгіштігі бірдей шама, себебі мақта өзінде
ауаның көп мөлшерін ұстайды. Газдардың жылуөткізгіштігі нашар, сондықтан да
температурасы – 190 º С сұйық азот тамшысын алақанымызда ұстауға
болады[18].
2.4 Конвекция және сәулелену
Неліктен орталық жылу бетареялары еденге жақын орнатылып, ал
желдеткіштерді терезенің жоғарғы жағына жасайды? Егер бәрі керісінше болса,
онда батарея үйді жылытпай, ашық желдеткіш бөлмені желдетпеген болар еді.
Ыстық батареяның қыздыруынан бөлменің төменгі қабатындағы ауа жылына
бастайды. Ол ұлғайып жеңілдеп, Архимед күшінің әрекетінен жоғары қарай
көтеріледі. Оның орнына суық ауаның ауырлау қабаты келеді. Олар да жылып
жоғарлайды. Жылыған ауа төменнен жоғары, суық ауа жоғарыдан төмен қарай
жылынып, үздіксіз ауа ағыны пайда болады[19].
Желдеткішті ашып, бөлмеге суық ауа ағынын жіберсек, ол бөлмедегі
ауаға қарағанда ауырлау, сондықтан жылы ауаны жоғары ығыстырып желдеткішке
апарады.
Конвекция дегеніміз – сұйықтың немесе газдың ағысы арқылы энергияның
тасымалдануы барысында жылу алмасу процесі. Қатты денелерде және вакуумда
конвекция болмайды. Аса жоғары немесе өте төмен температурадағы сұйықтар
жанасқанда, конвекциялық ағыс пайда болады. Бұдан сұйық немесе газ қыза
отырып, жоғары көтеріледі де, салқындарын төменге ығыстырады.
Тәжірибе жүзінде конвекцияның жылу берілуін түбіне марганец қышқылды
калийдің кристалл түйіршігі салынған суы бар шыны құтыны шамның жалынына
ұстап қыздырамыз. Бұл кездегі боялған судың төменгі қабатының өзімен бірге
энергияны тасымалдай отырып жоғары көтерілгенін байқауға болады. Судың
салқындау жоғары қабаты боялған, жылыған суды ығыстыра отырып төмен түседі.
Осындай қозғалыстың арқасында құтыдағы су біркелкі жылынады. Жақын
орналасқан терезе әйнектерінің арасындағы ауа қабатында конвекцияның ағыны
әлсіз болады.
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 бөлшектерінде ауаның құрамы
бірдей болады. Атмосферадағы конвекциялық ағындар жану процесін қолдай
отырып, оттектің жалынға жетуін және жану өнімінің шығарылуын қамтамасыз
етеді.
Кейбір жағдайларда мысалға, тұрмыста және техникада кеңінен
қолданылатын табиғи конвекция жеткіліксіз болғанда, еріксіз конвекцияны
пайдалынылады. Мысалы: ауаның немесе газдың біркелкі жылуы үшін оларды
сорғамен немесе араластырғышпен араластырады. Салмақсыздық жағдайда табиғи
конвекция мүмкін емес. Сондықтан ғарышқа ұшу барысында; еріксіз
конвекцияның көмегінсіз жасанды серіктің корпусы салқындамайды, шам
жанбайды.
Сәуле шығару деп электромагниттік толқындар көмегімен бір денеден
екінші денеге энергияның берілу процесін айтамыз. Сәулелену энергиясының
дененің ішкі энергиясына айналуын жұтылу деп аталады. Сәулелену арқылы
энергияның берілуі – ортаны қажет етпейді : жылу сәулелері вакуум арқылы да
таралады[20].
Жерге Күннен келген энергия да сәулелену арқылы жетеді. Әр секунд
сайын Жер шамамен 10 кДж энергия алады. Жердің ішкі энергиясының
ұлғаятындығы және соған сәйкес температураның артатындығы байқалады.
Энергияны жақсы жұтқыштар сәулені жақсы шығарғыштар, ал сәулені нашар
жұтқыштар – энергияны нашар бөлетіндер.
Конвекция құбылысы үйді сумен жылыту орталығы жүйесінде ескеріледі.
Жылу электр орталықтарынан келген ыстық су ғимарат шатырларына
орналастырылған ұлғайтқыш бакқа құйылады. Су, құбырлар жүйесі арқылы бактан
жылыту радиаторларына келіп түседі. Мұнда су өз энергиясын бөлмедегі ауаға
береді де бу қазанында қыздырылып, қайтадан пәтерлерді жылытуға жіберіледі.
Күн сәулесі жер беті мен атмосфераны жоғарғы солтүстік ендікке
қарағанда төменгі ендікте қаттырақ қыздырады. Бірақ атмосферадағы жылу
алмасу бөлмедегі конвекция сияқты жылудың ыстық пештен суық терезеге
ауысуындай емес. Атмосферадағы ауа қозғалысы - өте күрделі, ретсіз сипатта
болады. Жердің өз осінен үлкен жылдамдықпен айналуы мұның ең басты себебі
болып табылады[21].
2.5 Жылу мөлшері
Жылу берілу кезінде дененің алатын немесе жоғалатын энергиясы жылу
мөлшері болып табылады. Ішкі энергия денені құрайтын зат бөлшектерінің
жылулық қозғалысының жылдамдығымен анықталады. Зат бөлшектерінің қозғалысы
неғұрлым жылдам болса, дене температурасы соғұрлым жоғары болады. Осыдан
жылу мөлшері ішкі энергияның өзгеруінің өлшемі бола тұрып, дененің
температурасына байланысты деген қорытынды жасауға болады[22].
Қыздыру барысында судың температурасын t1 – ден t2 – ге неғұрлым
көбірек өзгерту керек болса, онда оған анағұрлым көп жылу мөлшерін беру
қажет.
Жылу мөлшері - физикалық шама және ол температураның t1 -ден t2 ге
дейінгі өзгерісіне пропорционал, яғни
(1)
Егер дененің температурасы көтерілсе, онда оның қандайда бір жылу
мөлшерін алғаны; егер төмендесе жылу мөлшерін шығарса, оның температурасы
көп өзгереді.
Спирт шамымен шыны түтікшедегі суды қыздырсақ, белгілі уақыт ішінде
қайнайды, ал суы толы ыдыс олай қайнатылмайды. Осыдан қандай да бір уақыт
аралығындағы ыдыс және шыны түтікшедегі суды кайнатуға қажетті жылу мөлшері
әр түрлі екенін түсінуге болады.
Судың массасы неғұрлым көп болса, оны белгілі бір температуралар
айырымына дейін қыздыру үшін соғұрлым көп жылу мөлшері қажет. Денені
қыздыруға қажетті немесе оның суығанда шығарылатын жылу мөлшері сол дененің
массасына пропорционал.
Q~m
(2)
Жылу мөлшері тек дененің температурасының өзгерісі мен массасына ғана
тәуелді емес, сонымен қатар дененің жасалған затына да байланысты, яғни
денеге қажетті жылу мөлшері оның қандай заттан жасалғанына да
байланысты[23]. Денені қыздыруға кажетті және ол суығанда бөлінетін жылу
мөлшері, заттың тегіне, массасына және оның температурасының өзгеруіне
тәуелді.
Жылу мөлшері жылу берілу кезінде дененің алатын немесе шығаратын
энергиясы болғандықтан, жылу мөлшері өлшем бірлігі ретінде кез келген
энергия сияқты, 1 джоуль (1 Дж) және 1 килоджоуль (1кДж) алынады.
Заттың молекулалық құрылысы мен молекулалар қозғалысының энергиясы
белгілі болмаса да, одан ертерек кезде де жылудың өлшем бірлігі енгізілген.
Сондықтан жылу мөлшерін өлшеу үшін қазіргі кезде есептеулерде әлі
қолданылатын калория және киллокалория деген бірліктер енгізілген.
1 грамм суды 10 С- қа қыздыру үшін берілетін жылу мөлшері калория деп
аталады. Оның қысқаша белгіленуі: кал.
1 Дж және 1 кал бірліктерінің арасындағы қатынас:
1 кал = 4,19 Дж = 4,2 Дж.
1ккал = 4200 Дж = 4,2 кДж.
Жұмыс атқарылмай, жылу алмасу кезіндегі ішкі энергиясының өзгерісі U –
дененің беретін немесе алатын жылу мөлшеріне тең[24].
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы
Массасы 1 кг заттың температурасын 10 С-қа өзгерту үшін қанша мөлшерде
жылу қажет екендігін көрсететін физикалық шаманы заттың меншікті жылу
сыйымдылығы деп атайды. Заттың меншікті жылу сыйымдылығы С әрпімен
белгіленеді. Әр заттың меншікті жылу сыйымдылығы тәжірибе жүзінде
анықталған және кестеге енгізілген. Меншікті жылу сыйымдылықтың өлшем
бірлігі – джоульдің килограмм мен келвиннің көбейтіндісіне қатынасы
[Джкг.К].
Кесте 2 Кейбір заттардың меншікті жылу сыйымдылығы
Зат Меншікті Зат Меншікті Зат Меншікті
жылусый-ғы жылусый-ғы жылусый-ғы
Алтын 130 Темір 460 Күнбағыс 1700
майы
Сынап 140 Болат 500 мұз 2100
Қорғасын 140 Шойын 540 керосин 2100
Қалайы 230 Графит 750 эфир 2350
Мыс 400 Шыны 840 ағаш 2400
Мырыш 400 Кірпіш 880 спирт 2500
Жез 400 Алюминий 920 су 4200
Меншікті жылусыйымдылығы 1-кг затты 1°С-қа қыздырғанда немесе
салқындатқанда, ішкі энергиясы қандай шамаға өзгеретінін көрсетеді.
Заттың меншікті жылусыйымдылығы әртүрлі агрегаттық күйіне қатты ,
сұйық және газ тәрізді күйінде түрліше болып келеді.
Заттың меншікті жылусыйымдылығы жоғары болған сайын температура тіпті
болар-болмас өзгерсе де, көп жылу мөлшері жұтылады немесе бөлініп
шығады[25].
Басқа заттармен салыстырғанда судың меншікті жылусыйымдылығы көп,
сондықтан ол су жылытқыштар мен қозғалтқыштарды суыту жүйесі үшін
пайдадалануға ыңғайлы. Үлкен құрлықтардың климатына қарағанда, қоршаған су
массасының жылусыйымдылығы жоғары болғандықтан, аралдардың климаты бір
қалыпты, қоңыржай келеді.
Жылу берілу кезінде дененің алатын немесе берілетін жылу мөлшерін
есептеу үшін, заттың меншікті жылусыйымдылығын, осы дененің массасы мен
бастапқы және соңғы температурасының айырымын білу керек.
Дененің қыздыру үшін берілген, немесе салқындағанда одан бөлінетін
жылу мөлшерін есептеу үшін заттың меншікті жылусыйымдылығын дененің
массасына және жоғарғы температурасы мен төменгі температурасының айырымына
көбейту керек.
(3) Мысалы, массасы 3 кг шойынан жасалған денені 20° С-тан 130°С-қа
дейін қыздыру үшін қанша жылу мөлшері қажет? Шойынның
меншікті жылусыйымдылығы 50 Джкг.С, массасы 3 кг, Сонымен Зкг шойынды
1100 С-та қыздыру үшін формуламен санаса Q=178200Дж.
Мұндағы, Q – жылу мөлшері, с – заттың меншікті жылусыйымдылығы, m – дененің
массасы, t2 t1 – дененің соңғы және бастапқы температуралары.
Жану кезіндегі ішкі энергияның өзгеруі жылу алмасу және жұмыс атқару
арқылы емес, отын мен байланысты болатын жылу химиялық құбылыстар есебінен
жүреді. Бұл жағдайда жану өнімінің молекулаларының қозғалысы да отынның
молекулаларына қарағанда көбірек болады.
Массасы 1кг отын толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшерін көрсететін
физикалық шаманы отынның меншікті жану жылуы деп атайды. Отынның меншікті
жану жылуы q әрпімен белгіленеді, бірлігі (1Джкг)
Кесте 3 Кейбір отын түрлерінің меншікті жану жылуы
Зат Меншікті жану Зат Меншікті жану
жылуы жылуы
Оқ – дәрі 0,38*107 Ағаш көмірі 3,4 *107
Құрғақ отын 1, 0 *107 Табиғи газ 4,4 *107
Торф 1,4 *107 Мұнай 4,4 *107
Тас көмір 2,7 *107 Бензин 4,6 *107
Спирт 2,7 *107 Керосин 4,6 *107
Антрацит 3,0 *107 Сутек 12 *107
Кез келген массасы m отын толық жанғанда бөлінетін жылу Q мөлшерін
есептеу үшін q меншікті жану жылуын жанған отынның массасына
көбейтеміз[26].
(4)
Жылу алмасудағы энергия берудің өлшемі жылу мөлшері болып табылады.
Жылу мөлшері бір денеден екінші денеге өткенде сақталады.
Энергия жоғалмайды және жоқтан пайда болмайды. Ол тек бір денеден
екінші денеге беріледі немесе бірдей мөлшерде бір түрден екінші түрге
айналады. Механикалық энергия мен ішкі энергияның қосындысы денелер
жүйесінің толық энергиясы деп аталады.
E=W+U=En+Ek+U
(5)
Егер денелер жүйесіне сыртқы күштер әрекет етпесе және қоршаған
ортамен жылу алмасу болмаса, онда ол тұйықталған және жылулық оқшауланған
болады. Тұйықталған және жылулық оқшауланған денелер жүйесінің ішінде тек
механикалық емес, жылулық, химиялық электрліқ және ядролық процестерде
жүреді.
Энергияның сақталу және айналу заңы: тұйықталған және жылулық
оқшауланған денелер жүйесінің толық энергиясы - осы жүйеде болатын кез
келген өзгерістер кезінде сақталады.
3. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ БӨЛІМІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
3.1 Жаңа сабақ жоспары.
Тақырыбы: Конвекция
Мақсаты:
1. Жылу берілу түрлерін, конвекцияның жылу өткізгіштіктен ажырата
алуын және конвекция қандай физикалық құбылыстармен байланысты
екеніне мағлұмат беру.
2. Оқушылардың белсенділігін арттыру, өзіне-өзі баға беруге өз
жетістіктерін сезіндіріп, білім сапасын арттырып пәнге деген
қызығушылығын арттыру.
3. Оқушылардың шығармашылық іс-әрекетін, ізденімпаздықтарын дамыту.
Сабақтың түрі: Жаңа білімді меңгеру сабағы.
Сабақтың әдісі: Аралас сабақ.
Сабақтың көрнекілігі: мультимедиялық проектор, компьютер, плакаттар, схема,
тақтамен жұмыс.
Сабақтың жоспары:
I кезең. Амандасу. Ұйымдастыру (оқушылардың сабаққа қатысуын, даярлығын
тексеру).
II кезең. Мақсат қою кезеңі (сабақтың негізгі мақсаты – терең де тиянақты
саналы білім негіздеріне үйрету).
III кезең. Материалды түсіндіру кезеңі.
IV кезең. Жаңа сабақты түсінгендерін тексеру кезеңі.
V кезең. Бекіту кезеңі (сабақты түсінгенін есептер шығару және өз бетімен
жұмыс жасау арқылы бекіту).
VI кезең. Үйге тапсырма беру кезеңі.
Сабақтың барысы: жылу берілудің бірінші түрі жылуөткізгіштік екенін
білесіңдер. Жылу берілудің екінші бір түрі конвекция. Неліктен орталық жылу
батареялары еденге жақын орнатылып, ал желдеткіштерді терезенің жоғары
жағына жасайды?
Егер бәрі керісінше болса, онда батарея үйді жылытпай, желдеткіш
бөлмені желдетпеген болар еді. Ыстық батареяның қыздыруынан бөлменің
төменгі қабатындағы ауа жылына бастайды. Ол ұлғайып, 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.
Конвекция дегеніміз – сұйықтың немесе газдың ағынымен энергияның
тасымалдануы арқылы жүретін жылу алмасу процесі.
Қатты денелерде және вакуумде 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.
Бекіту: 1. Пешті жаға бастағанда неліктен бөлменің ауаның температурасы
төмендеп кетеді.
2. Қатты, сұйық және газ тәрізді денелердің қайсысында конвекцияның тез
жүруі мүмкін?
3. Үтіктің ішкі жағынан сыртқы жағына жылу қалай беріледі?
Қорытынды:
Үй тапсырмасы: § 6, №4 эксперимент, 35 бет[27].
3.2 Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты білім сайысы
Оқушылардың білім деңгейін көтеру, алған білімдерінің тиянақтылығын
тексеру мақсатында мектепте әр түрлі білім жарыстарын өткізуге болады.
Сыныптан тыс жүргізілетін жұмыс шараларының әр түрлі болуы пәнге деген
қызығушылықтың бастамасы болатындықтан, білім сапасының артуына қолайлы
жағдайлар туғызады. Сабақ сынып оқушылары арасында саяхат түрінде
өткізілетіндіктен, оқушылар Физика қаласына жету үшін:
1. Тапқырлар
2. Ойшылдар
3. Заңдылықтар
4. Сиқыршылар
5. Құрал - жабдықтар
6. Қиял – ғажайып ауылдарынан өз білімдерін белсенді көрсетулері
арқылы ауылдан ауылға өтіп, Физика қаласына жете алады.
Тақырып: Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты сайыс сабағы.
Мақсаты: Жылу құбылысы тарауы бойынша оқушылардың алған білімін тексеру,
өздік талдау жасау; жауапкершілікке тәрбиелеу, жинақылыққа және ұқыптылыққа
тәрбиелеу. Өз бетімен іздену, білімдерін тиімді пайдалана білу дағдыларын
дамыту.
Сабақтың түрі: Дәстүрлі емес сабақ.
Көрнекті – құралдар: плакаттар, таблица, таразы, термометр, шәйнек.
Әдіс-тәсілдер: сайыс сабағы.
Сабақтың барысы: Ұйымдастыру. Класта 16 оқушы 8-ден болып 2-ге бөлінді.
II топ бір-біріне қарсы отырып жарысады.
Топ басшылары Физика және информатика сөздеріне көп мағыналы қазақ
және орыс сөздер құрастыру қажет. Бірінші болып аяқтаған топ басшысы
сайысты бірінші боп бастайды.
I. Заңдылықтар ауылы: II топқа 6 сұрақтан қойылады, әр сұраққа дұрыс
жауап берілсе 5 ұпайдан беріледі.
I топ.
1. Жылулық құбылыс деген не?
2. Дененің ішкі энергиясы деп нені атаймыз?
3. Дене көлемін жеңіл өзгертеді, пішінін сақтайды, осы дене жасалған
заттың агрегаттық күйін анықтау?
4. Дененің ішкі энергиясы қандай физикалық шамаға тәуелді емес?
5. Қандай денелерде конвекция болмайды?
6. Шамамен алған Цельсий шкаласы бойынша қандай температура абсолюттік
шкала бойынша алынған 100 К температурасына сәйкес келеді?
II топ.
1. Диффузия деген не?
2. Дене көлемін сақтап, формасын жеңіл өзгертеді. Дене жасалған зат
қандай агрегаттық күйде?
3. Абсолют шкаладағы 200 К температураға Цельсий шкаласы бойынша
температураның қандай мәні сәйкес келеді?
4. Заттардың бір-бірімен өздігінен араласу құбылысы қалай аталады?
5. Қатты денелердің, сұйықтардың және газдардың қайсысының жылу
өткізгіштігі көбірек?
6. Дененің ішкі энергиясы қандай шамаларға тәуелді?
II. Ойшылдар ауылы: Бұл ауылда 2 топ ойыншылары мақал-мәтел айту арқылы
немесе сөзжұмбақ жасыру арқылы жасырын сөзді үш тілде айтып берулері қажет.
Дұрыс жауап берілсе 5 ұпайдан беріледі, егер дұрыс жауап беріліп
нұсқаулары қате айтылса 3 ұпайдан беріледі.
Мысалға: 1. Отқа жанбас, суға батпас (Мұз)
2. Жылт-жылт етеді, жылғадан өтеді. (Су)
3. Жылдың төрт мезгілінде де, мазасызданады ол
(Жел)
III. Тапқырлар ауылы: Әр топ үш түрлі есеп шығарулары керек. Дұрыс
шығарылған есепке 7 ұпайдан беріледі.
IV. Құрал жабдықтар: 2 топ сайыскерлері Мұздың меншікті жылуын анықтау
атты зертханалық жұмысты орындайды. Жұмысты дұрыс әрі жылдам орындаған
топқа 5 ұпай беріледі.
V. Сиқыршылар ауылы: Топтар ребус шешу арқылы сиқырланған сөйлемді табу
керек. Білімге қатысты сөздер нақыл немесе мақал-мәтел түрінде жасырылады.
Жылдам шешкен топқа 10 ұпай беріледі, ал екінші болып шешкен топқа 5
ұпай беріледі.
VI. Қиял-ғажайып ауылы: Біз болашақ қазақ жастары атты тақырыпқа әр топ
өз ойларын білдіре отырып, осы ауыл тұрғындарын өздеріне сендіре білу
қажет.
Қорытынды: Ұпай саны жоғары топ жеңімпаз атанып, қалалық мұражайға,
экскурсияға жолдама алады[28].
3.3. Жылу құбылыстары бөлімін қайталау сабағы
Тарау бойынша оқушылардың алған білімдерін пысықтау, логикалық ойлау
және есте сақтау қабілеттерін дамыту мақсатында қайталау сабағын өткізудің
маңызы зор. Сондай сабақтардың бірі 8 сыныпта Жылу құбылыстарын қайталау
бөлімі бойынша өткізілген сабақ жоспары.
Сабақтың тақырыбы: Қайталау сабағы
Мақсаты:
1. Оқушылардың өз бетінше ойлау қабілетін дамыту, алған білімдерін жеткізе
білуін тексеру.
2. Денені қыздыру үшін жұмсалатын немесе ол суығанда бөлініп шығатын жылу
мөлшеріне есептер шығару.
Сабақ түрі: Қайталау, бекіту сабағы.
Көрнекті құралдар: мультимедиялық проектор, экран
Әдіс тәсілі: электрондық оқулық
Сабақтың жоспары: I. Ұйымдастыру.
II. Өткен сабақты игеру барысын тексеру.
ІІІ Физикалық диктант.
IV Табиғатта және техникада, тұрмыста жылу берілу
мысалдары, үлестірме карточкалар арқылы берілген
сұрақтар.
V. Қорытындылап оқушыларды бағалау және үйге тапсырма
беру.
Сабақтың барысы:
I. Ұйымдастыру кезеңі.
II. Кесте бойынша қайталау.
Меншікті жылу сыйымдылығы 250 Джкг °С деген сөйлем нені білдіреді?
өрнегінің құрамындағы әрбір шаманың не екенін және ол қандай
бірліктермен өрнектелетінін жазу.
Мыстың және судың меншікті жылусыйымдылықтарын табу?
III. Физикалық диктант:
1 Қандай ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯНЫ
ҚОЛДАНУ
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
3
1. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ 4
2. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары бойынша жалпы түсінік 6
2.2 Ішкі энергия
7
2.3 Жылуөткізгіштік
12
2.4 Конвекция және сәулелену
13
2.5 Жылу мөлшері
16
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы 18
3 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
20
3.1 Жаңа сабақ жоспары
21
3.2 Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты білім сайысы
23
3.3 Жылу құбылыстары бөлімін қайталау сабағы
25
4 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ БӨЛІМІНЕ ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ 27
5 ФИЗИКАНЫ ОҚЫТУДА КОМПЬЮТЕРЛІК ТЕХНОЛОГИЯЛАР ҚОЛДАНУ
31
6. ОҚУШЫЛАРҒА АРНАЛҒАН ТЕСТЕР ЖИНАҒЫ
38
ҚОРЫТЫНДЫ
46
ӘДЕБИЕТТЕР
47
ҚОСЫМША А
49
ҚОСЫМША Б 50
ҚОСЫМША В 52
ҚОСЫМША Г 54
КІРІСПЕ
Қазіргі кезең ақпараттық технологиялардың, компьютерлік жүйенің
дамыған заманы. Олар өмірдің барлық саласын қамтыған және өте кең
қолданыста. Сондықтан, ақпараттық компьютерлік технологияларды, олардың
жетістіктерін оқу үрдісінде қолдану бұл заман талабы.
Мектеп мұғалімдерінің компьютерлік білім деңгейін көтеру мен
оқушылардың да компьютерлік білімдерін дамыту физиканы оқытуда ақпараттық
технологияны қолданудың өзектілігін тудыратын қиын сұрақтардың бірі болып
табылады.
Есептеуіш техникасын информатика пәнінде ғана пайдаланып қоймай, оны
бастауыш сыныптан бастап барлық пәндерге енгізген кезде ғана оқушылардың
компьютерлік сауаттылығы қалыптасады.
Оқушылар кәдімгі мектептегі оқулыққа қарағанда, компьютердегі
электрондық оқулықты оқығанда жоғары қызығушылық танытады. Ақпараттық
технологияларды қолданудың өз артықшылықтары бар. Солардың ішінде айта
кететін болсақ, олардың қолайлылығы, қызықтылығы, білім берудің сапасын
арттыру және дамыту қарқынын күшейтудегі тиімділігі.
С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінде де
бұған өте үлкен көңіл бөлінген және соған сәйкес арнайы бөлім – (ЦВИОТ)
қызмет атқарады.
Бітіру жұмысымның тақырыбы: 8-ші сыныпта Жылу құбылысы бөлімін
оқытуда компьютерлік технологияны қолдану. Жетекшім екеуіміз осы тақырыпты
таңдап алуымызға себепші болған жағдайлар, бұл Жылу құбылысы деген
физиканың қарапайым бөлімін жан-жақты, қызықты жақтарынан оқушыларға
компьютердің көмегімен жеткізу, түсіндіру. Электрондық оқулық құрғанда да,
осы тақырыпқа сәйкес тәрбиелік мәні зор мақал-мәтелдер, қызықты жұмбақтар
енгіздік. Броундық қозғалыстың да макетін олар экраннан көре алады. Құр
сөзбен айтқанша, бір рет көріп, көз алдарына елестете алады.
Дипломдық жобаны құрған кезде біз оқушылардың жасырынды қабілеттерін
және шығармашылық потенциалдарын жеделдету үшін 100 рет естігенше, 1 рет
көрген жақсы,- деген нақыл сөзді бағыт-бағдар етіп алдық.
Тақырыптың құндылығы: Физика сабағын компьютердің көмегімен, яғни
информатика сабағымен байланыстыру кең мөлшерде көрсетілген.
Жаңа сабақты оқыту барысында есте сақтау қабілеттерін жетілдіру
қажет. Оқытудың негізгі мақсаты – оқушылардың алған білімінің сапалығымен,
тереңдігін, баяндылығы мен қолданымдылығын қамтамасыз ету. Ал оқу
материалын неғұрлым түсінікті және оқушы санасында нақты бейнелеп, жадында
ұзақ сақталатындай етіп жеткізудің тиімді тәсілдерінің бірі ретінде оқыту
көрнекілігін, яғни компьютерлік технологияны пайдалану қажет.
Ойын элементтерін енгізіп, иллюстративтік материалдарды көрсету
олардың білім алуға деген қызығушылығын арттыратыны белгілі.
Болашақта Қазақстанда білім беру жүйесін ақпараттандыру
телекоммуникациялық желілерді жасау және дамытуымен ұштасады. Ал білім беру
жүйесінің негізгі міндеттері біртұтас телекоммуникациялық желіні құру және
дамыту арқылы шешіледі.
1 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫНЫҢ АШЫЛУЫ ЖӘНЕ ДАМУ ТАРИХЫ
Жылу процестері тарихы ғылыми ақиқатқа жетуде қиыншылықты жолдан
өтті. Жылу құбылыстары XVII – XVIII ғғ-да көңіл бөле қарастырыла басталған.
М.В.Ломоносовтың айтуы бойынша ол жансыз заттардың ішкі қозғалысына қатысты
деп тұжырымдаған.
Механикалық құбылыстардан кейінгі ең елеулі және танымал құбылыстар –
жылу құбылыстары. Бұл құбылыстар дененің қыздыруымен немесе суытуымен
байланысты және процестер денелердің кейбір қасиеттерінің өзгеруіне
әкеледі. Жылулық процестердің жүруі заттың құрылысына, оның ішкі құрылымы
мен тығыздығына байланысты[1].
XVII ғасырдан XIX ғасырға дейін жылу табиғаты туралы екі көзқарас
болды. Бірінші теорияға сәйкес материяның ерекше бір түрі жылу тегі бар, ол
бір денеден екіншісіне өтіп, оның қаншалықты қызғанын анықтайды деп
есептеледі. Жылу тегі теориямен қатар, жылудың екінші – корпускулалық
(кішкенне дене дегенді білдіреді) теориясы болады. Бұл теорияға сәйкес,
жылу дегеніміз – дененің өте ұсақ бөлшектерінің үздіксіз ішкі қозғалысы. Ол
теорияны XVII – XVIII ғғ көптеген көрнекті ғалымдар дамытты, мысалы:
Ф.Беккон, Р.Гук, Н.Ньютон, Р.Бойль, Д.Бернулли, М.В.Ломоносов т.б.[2]
Жылу табиғаты туралы корпускулалық теорияның дамуына М.В.Ломоносов зор
үлес қосқан. 1745 жылы жылу мен суықтың табиғаты туралы жазған шығармасында
жылуды зат бөлшектерінің айналмалы қозғалысы ретінде қарастырады. Ломоносов
өз теориясының көмегімен балқу, булану, жылуөткізгіштік және басқа да
құбылыстарға дұрыс түсініктеме бере алған[3].
XIX ғасырдың аяғында атақты ғылымдар: М.Ломоносов, П.Джоуль,
Р.Клаузиус, Дж.Максвел, Л.Больцмандар негізгі қорытынды жасады. Олар жылу
құбылыстарын барлық денелерді құрайтын молекулалардың ретсіз қозғалысы деп
түсіндірді. Молекулалардың ретсіз қозғалысын жылулық қозғалыс деп атады.
Дене молекулаларының жылулық қозғалысын желсіз тынық ауадағы түйнектелген
шіркей тобымен салыстыруға болады. Әлемді құрайтын бөлшектердің көзге
көрінбейтін жылулық қозғалысы ешқашан, ешбір жағдайда тоқталмайды[4].
2 ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСТАРЫ
2.1 Жылу құбылыстары туралы жалпы түсінік
Молекулалардың ретсіз қозғалысының нәтижесі броундық қозғалыс болып
табылады. Броундық қозғалыс – үлкен және кіші бөлшектерге, сансыз көп
молекулаларға, және молекулалармен атомдарға тән жылулық қозғалыс. Орта
молекулаларының жылулық қозғалысы мен броундық қозғалыстың себебі болып,
зат бөлшектерінің ретсіз қозғалысының келесі бір түрі – диффузия құбылысы.
Диффузия – бір зат молекулаларының басқа бір зат молекулаларының аралығына
ену құбылысы[5].
Жылу құбылыстары тағы бір негізгі шама – температурамен тығыз
байланысты. Температура ұғымын зерделеу барысында әр түрлі қыздырылған екі
денені жанастырсақ, онда аса қатты қызған дене салқындайды, ал суық дене
жылынады. Екі дененің жылу берілуі әсерінен бір-бірімен жылу немесе энергия
алмасуын байқауға болады[6].
Жылу алмасу – екі дене жалғасуында жылу берілу жолымен энергияның
қаттырақ қыздырылған денеден азырақ қыздырылған денеге өту процесі. Жылуды
өзіне қабылдайтын екінші денеге қарағанда жылу беретін дененің
температурасы жоғары болады. Атмосфералық қысымдағы таза судың қайнау және
қату температуралары айырымының жүздеген бір бөлігін бір градус деп алады.
Газ қысымы температураға тәуелді: температура жоғарылаған сайын газ
қысымы ыдыстың қабырғасына көбірек түседі, ал температура төмендегенде
кемиді.
Т – температура, V – газ көлемі деген белгілер енгізе отырып, газ
көлемінің температураға сызықтық тәуелділігінің кескінін (Сурет 1) көреміз.
Табиғаттағы ең төменгі шектік температура – 273,15С – қа тең, ол
абсолюттік ноль температура.
Цельсий шкаласы бойынша температура t (C) мен абсолюттік
термодинамикалық Кельвин шкаласы бойынша температуралық Т(К) байланыс:
Т=(t+273)K немесе t=(T-273)0C
V
-273 0C 1000 C Т
Ок 273к 373к
Сурет 1 Газ қысымының температураға тәуелділігі.
Абсалют температура молекулалардың жылулық қозғалысының орташа
кинетикалық энергиясына тура пропорционал болады.
Температура – газ молекулалары қозғалысының орташа кинетикалық
энергиясының өлшеуіші. Температураның физикалық мәні де осында[7].
2.2 Ішкі энергия
Энергияның қандайда бір түріне ие болатын денелер белгілі бір жұмыс
атқара алады. Жұмыстың орындалу есебінен дененің энергиясы кемиді. Дененің
энергиясының бұл өзгерісі, дененің атқаратын жұмысының шамасына тең.
Егер денені жоғары лақтырсақ оның кинетикалық энергиясы кемиді де, ал
оның потенциалдық энергиясы арта түседі. Дене ең жоғарғы көтерілген
биіктігінде дененің барлық кинетикалық энергиясы толығымен потенциалдық
энергияға ауысады. Дене төмен қарай түскен кезде кері процесс жүріп,
дененің потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады. Денеге
сығылған серіппе әсер еткенде де осыған ұқсас жағдайды бақылауға болады.
Үйкеліс күшінің болмауынан және тек серпімділік пен тартылыс
күштерінің әрекетінен денелердің немесе денелер жүйесінің потенциалдық және
кинетикалық энергияларының қосындысы барлық жағдайда тұрақты болатын
тәжірибелер мен есептеулер көрсетілген.
Қызу мен деформация, құлап келе жатқан қорғасын жүктің потенциалдық
энергиясының азаюы салдарынан екі дене күйлерінің өзгеретінін білдіреді[8].
Үйкелетін және соғылатын денелер қызады: көлік доңғалағының өстері,
арамен кесілген отын; шегені балғамен бірнеше рет ұрғанда - шегенің
қызғанын, ал сымды бүгіп және жазғанда, иілген жерінің қызғаны сезіледі.
Жер атмосферасына үлкен жылдамдықпен аспан денелері метеориттер енгенде,
айтарлықтай қызу процесі жүреді. Метеориттердің массасы бірнеше
килограммнан бірнеше тоннаға дейін болады, олар реактивті ұшақтардың
жылдамдығын жүздеген есе артық жылдамдықпен ұшатындай өте үлкен кинетикалық
энергияға ие болады. Аса ірі метеориттер атмосферада толық жанбайды, олар
жерге құлайды. Жер атмосферасының тығыз қабаттарына енгенде ұшу аппараттары
да қатты қызады. Осы құбылысты жерден ұшырылатын ғарыштың зымыран
аппараттарын, реактивті ұшақтардың қаптамасын жасағанда міндетті түрде
ескереді. Осындай жағдайлардың барлығында дененің механикалық энергиясының
бір бөлігі оның күйіне байланысты болатын энергияға түрленеді. Оны
механикалық энергиядан өзгеше, оны дененің ішкі энергиясы деп атаймыз.
Газдардың ішкі энергиясы дегенде оның бөлшектері қозғалысының
кинетикалық энергиясын айтады. Сұйықтармен қатты денелердің молекулалары
мен атомдарды тербелмелі қозғалыс жасайды және өзара әрекеттеседі.
Сондықтан сұйықтардың, қатты заттардың және газдардың ішкі энергиясы деп
олардың бөлшектерінің қозғалысы бір мезгілде кинетикалық әрі потенциалдық
энергия деп түсінеміз[9].
Дененің ішкі энергиясы деп – денені құрайтын бөлшектердің ретсіз
қозғалысының энергиясы мен олардың өзара әрекеттесу энергиясын айтады.
Ішкі энергияға сонымен қатар дене ішіндегі бөлшектер қозғалыстың
басқа да түрлеріне байланысты энергияны жатқызады, олар: химиялық энергия,
атом энергиясы, ядроның ішкі энергиясы. Дененің барлық молекулаларының
жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен өзара әрекеттесуінің
потенциалдық энергиясының қосындысы дененің ішкі энергиясы деп аталады.
Дене қатты, сұйық және газ тәрізді бола ма, әлде тұтас немесе майда
ұнтақталған күйде ме, бәрі бір дененің ішкі энергиясы оның температурасына
байланысты. Дененің температурасы артқан сайын оның ішкі энергиясы да
артады. Санақ жүйесін таңдап алуға байланысты дененің толық механикалық
энергиясының болмауы да мүмкін, мысалға жерде жатқан допты жерге қатысты
қарастыру кезінде, бірақ әрқашан дененің ішкі энергиясы болады. Ішкі
энергия дененің қозғалысына да, бұл дененің басқа денелерге қатысты тұрған
орнына да тәуелді емес.
Ішкі энергияның белгілі қоры бола тұрса да, дене механикалық
энергияға: потенциалдық не кинетикалық немесе потенциалдық әрі кинетикалық
энергияға ие бола алады. Жер бетіне біршама биіктікке ұшып бара жатқан
ұшақтың ішкі энергиясымен қатар кинетикалық әрі потенциалдық энергиясы бар.
Дененің жылулық күші ол бір күйден екінші күйге өткенде
термодинамикалық жүйе ретінде ауысып, оның ішкі энергиясы мен анықталады.
Егер дененің температурасы көтерілсе, оның ішкі энергиясы артады, өйткені
дене молекулалары қозғалысының орташа жылдамдығы, демек кинетикалық
энергиясы артады. Дененің температурасы төмендегенде, оның ішкі энергиясы
кемиді[10].
Дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы өзгергенде, демек дененің
температурасы өзгергенде оның ішкі энергиясы өзгереді[11].
Дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы, яғни оның ішкі энергиясын
қалай өзгертуге болады? Динамометр құралының құтысын алақан қызуымен
жылытамыз. Бұл кезде түтікшедегі боялған су тамшыларының солдан оңға қарай
орын ауыстыратындығы байқалады. Бұл – ауаны қызған кезде, оның көлемінің
ұлғаюы салдарынан болады. Ауаның қызуы, оның молекулаларының ретсіз жылулық
қозғалысы жылдамдығының, демек дененің ішкі энергиясының бір бөлігін
құрайтын кинетикалық энергияның артуының дәлелі болып табылады[12].
Құтыны бөлме температурасынан төмен температурадағы су құйылған
ыдысқа орналастырамыз. Оның түтікшедегі су тамшыларының солға қарай
ауысатындығын байқауға болады. Бұл құтыдағы ауаның температурасының
төмендегенін байқауға болады. Барлық жағдайлардағы ауаның және судың ішкі
энергиясының артуы немесе кемуі температура өзгерісіне тікелей байланысты.
Зат температурасының өзгеруіне байлнысты туындайтын процестер
жылулық процесстер аталады. Барлық жылулық процестер заттың ішкі
энергиясының өзгеруімен байланысты.
Ішкі энергияның өзгеруін механикалық жұмыс істеу кезінде кішкене
кесек мысты, төске қойып, оны балғамен 8-10 рет қатты соққанда байқауға
болады. Немесе екі кесек мұзды бір-біріне үйкеп жылытуға, тіпті ерітуге
болады. Бұл олардың ішкі энергиясының артуын білдіреді.
Жүйенің ішкі энергиясын өзгертудің екі тәсілі: қоршаған денелер мен
жылу алмасу және механикалық жұмыс істеу. Егер жүйе өзі жылу беріп немесе
механикалық жұмыс атқарса, онда жүйенің ішкі энергиясы өзгереді. Бұл кезде
оның ішкі энергиясының азайғандығын да байқаймыз.
Тәжірибеде қалың қабырғалы бөтелкеге май қасықпен су құяды.
Бөтелкенің аузын шыны түтікше жалғанған тығынмен жабылады. Резеңке
шлангының көмегімен ауаны қысу үшін түтікшені сорғымен жалғастырады. Ауаны
бөтелкеге сорғы көмегімен айдайды. Бұл шама уақыттан кейін тығын бөтелкеден
атып шығады. Бөтелкенің қабырғаларында ауа мен бу температурасының
төмендігін көрсететін су тамшылары пайда болады.
Бұл процесс: ауа мен су буының молекулалары үздіксіз ретсіз
қозғалыста болып, өздері орналасқан ыдыс қабырғаларына соғылады. Газ
температурасы жоғары болған сайын, молекулалар жылдам қозғалады. Сығылған
газдың молекулалары тығынды атып жібереді. Мұнда оның энергиясы, үйкеліс
күшіне қарсы, тығынды көтерудегі механикалық жұмысты атқаруға жұмсалады.
Ауамен оның ішіндегі будың ішкі энергиясы азаяды[13].
Дененің ішкі энергиясы не механикалық жұмыс істелгенде немесе
бүгілген дененің өзін қоршаған денелермен уақыт өткен сайын жылу алмасу
кезінде өзгереді (артады немесе кемиді). Денемен жұмыс істелмей немесе
дененің өзі жұмыс істемей тұрғандығы ішкі энергияның өзгеру процессі жылу
берілуі деп аталады.
Денелер мен қоршаған ортаның арасындағы немесе дененің бөліктерінің
арасындағы механикалық жұмыс атқарусыз өтетін энергия жылу алмасу деп
аталады. Жылу алмасу кезінде энергия алмасудың молекулалардың арасында өтіп
жатқан жеке дара соқтығысулардың нәтижесінде болатындығы анық. Жылу
алмасуға қатысты денелердің температуралары теңесіп, жылу алмасу тоқтайды.
Табиғатта жылу алмасу жылуөткізгіштік конвекция және сәуле шығарудың
көмегімен өтеді[14].
2.3 Жылуөткізгіштік
Жылу берілудің әр түрінің өзіне тән ерекшеліктері бар, бірақ жылу
берілу олардың әрқайсысында әрдайым бір бағытта: көбірек қыздырылған
денеден азырақ қыздырылған денеге қарай жүреді. Мұнда көбірек қыздырылған
дененің ішкі энергиясы кемиді, ал суығырақ дененің ішкі энергиясы
артады[15].
Ішкі энергия тек қана тікелей бір денеден басқа денеге, мысалға ыстық
судан оған салынған суық қасыққа ғана емес, сонымен қатар аралық денелер
арқылы да беріле алады. 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 байланысы арқылы, немесе аралық денелер арқылы көбірек қыздырылған
денеден азырақ қыздырылған денеге жылу берілу құбылысы жылуөткізгіштік деп
аталады[16].
Тәжірибе жүзінде: бір ұшы тұрғыға бекітілген мыс таяқшаның бос ұшын
шамның жалынына қыздырсақ қызған жағынан бастап, сіріңке біртіндеп
таяқшадан ажырап түсіп қонғанын көреміз. Сымға пластилиннің көмегімен бір-
бірінен бірдей арақашықтықта сіріңкелер орнатылған.
Жылуөткізгіштік кезінде болатын ішкі энергияның берілу процессі неге
байланысты? Қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың ішкі құбылысын еске
түсірсек қатты денедегі бөлшектер әрдайым тербелмелі қозғалыста болады,
бірақ өзінің тепе-теңдік күйін өзгертпейді. Денені қыздырғанда
темперетураның артуына байланысты молекулалар күштірек тербеле бастайды,
өйткені олардың потенциалдық және температуралық энергиясы артады. Артық
энергияның бір бөліктері біртіндеп бір бөлшектен екіншісіне, яғни дененің
бір бөлігінен көрші бөліктеріне беріледі.
Қатты денелердің барлығы түрліше энергия береді. Олардың ішінде жылу
өткізу механизмі өте баяу жүретін оқшаулағыштар бар. Оқшаулағыштардың
металдарға қарағанда жылу өткізуі жүздеген мыңдаған есе кем.
Сұйықтарда ішкі энергия көбірек қызған бөліктен азырақ қызған бөлікке
молекулалардың соқтығысуынан және жарым-жартылай диффузия есебінен ауысады:
жылдамырақ қозғалатын молекулалар азырақ қыздырылған бөлікке енеді.
Сұйықтарда металдан басқасында сынапта жылуөткізгіштік жоғары емес.
Газдарда, әсіресе сиретілген газдарда молекулалар бір-біріне едәуір
арақашықтықта болатындықтан; сұйықтарға қарағанда олардың жылуөткізгіштігі
тіпті аз.
Түрлі заттарды ішкі құбылысына қарай олардың жылуөткізгіштігі де
түрліше болып келеді. Жылуөткізгіштік заттардағы энергияның түрлену
сипатына тәуелді және бөлшектерінің орын ауыстыруына тәуелсіз болады.
Әр түрлі материалдардың алуан түрлі жылу өткізгіштігін көптеген
қарапайым тәжірибелер арқылы байқауға болады:
а) Егер балауызбен шегелер жапсырылған мыс және темір таяқшаларын ұштарын
шамның жалынына қыздырса, темірге қарағанда, мыс шегелердің оған тез түсіп
қалатынын байқаймыз. Неліктен? Темірмен салыстырғанда мыстың
жылуөткізгіштігі едәуір жоғары. Шыныға қарағанда темірдің жылуөткізгіштігі
көбірек.
б) Үй жағдайында жылытқыш радиаторы жылуөткізгіштікке мысал бола алады.
Оның ішіндегі ыстық су радиаторы жылытады. Ал радиатор бойындағы жылуды
онымен жанасатын ауаға беретіндей етіп жасалады.
в) сұйықтар жылуды нашар өткізеді. Егер суды сынауықтың жоғары бөлігінде
ысытса, онда су тез қайнайды. Бірақ сынауықтың түбіндегі мұз еру үшін ұзақ
уақыт кетеді. Бұл судың да, шынының да жылуөткізгіштігі аз екенін, жылуды
нашар өткізетіндігін көрсетеді[17].
Металдарға қарағанда жылуды нашар өткізгіштерді ұзақ сақтайтындығын
есте сақтау керек. Жылуөткізгіштігі аз заттарды энергияны сақтайтын
жерлерде қолданады.
Мыстың жылуөткізгіштігі темірдің жылуөткізгіштігінен 6 есе, шынының
жылуөткізгіштігі 600 есе, судың жылуөткізгіштігі 7200 есе, тығынның
жылуөткізгіштігі 9000 есе, мақтанікі 18000 есе, ал ауаның жылуөткізгіштігі
18000 есе көп.
Ауа мен мақтаның жылуөткізгіштігі бірдей шама, себебі мақта өзінде
ауаның көп мөлшерін ұстайды. Газдардың жылуөткізгіштігі нашар, сондықтан да
температурасы – 190 º С сұйық азот тамшысын алақанымызда ұстауға
болады[18].
2.4 Конвекция және сәулелену
Неліктен орталық жылу бетареялары еденге жақын орнатылып, ал
желдеткіштерді терезенің жоғарғы жағына жасайды? Егер бәрі керісінше болса,
онда батарея үйді жылытпай, ашық желдеткіш бөлмені желдетпеген болар еді.
Ыстық батареяның қыздыруынан бөлменің төменгі қабатындағы ауа жылына
бастайды. Ол ұлғайып жеңілдеп, Архимед күшінің әрекетінен жоғары қарай
көтеріледі. Оның орнына суық ауаның ауырлау қабаты келеді. Олар да жылып
жоғарлайды. Жылыған ауа төменнен жоғары, суық ауа жоғарыдан төмен қарай
жылынып, үздіксіз ауа ағыны пайда болады[19].
Желдеткішті ашып, бөлмеге суық ауа ағынын жіберсек, ол бөлмедегі
ауаға қарағанда ауырлау, сондықтан жылы ауаны жоғары ығыстырып желдеткішке
апарады.
Конвекция дегеніміз – сұйықтың немесе газдың ағысы арқылы энергияның
тасымалдануы барысында жылу алмасу процесі. Қатты денелерде және вакуумда
конвекция болмайды. Аса жоғары немесе өте төмен температурадағы сұйықтар
жанасқанда, конвекциялық ағыс пайда болады. Бұдан сұйық немесе газ қыза
отырып, жоғары көтеріледі де, салқындарын төменге ығыстырады.
Тәжірибе жүзінде конвекцияның жылу берілуін түбіне марганец қышқылды
калийдің кристалл түйіршігі салынған суы бар шыны құтыны шамның жалынына
ұстап қыздырамыз. Бұл кездегі боялған судың төменгі қабатының өзімен бірге
энергияны тасымалдай отырып жоғары көтерілгенін байқауға болады. Судың
салқындау жоғары қабаты боялған, жылыған суды ығыстыра отырып төмен түседі.
Осындай қозғалыстың арқасында құтыдағы су біркелкі жылынады. Жақын
орналасқан терезе әйнектерінің арасындағы ауа қабатында конвекцияның ағыны
әлсіз болады.
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 бөлшектерінде ауаның құрамы
бірдей болады. Атмосферадағы конвекциялық ағындар жану процесін қолдай
отырып, оттектің жалынға жетуін және жану өнімінің шығарылуын қамтамасыз
етеді.
Кейбір жағдайларда мысалға, тұрмыста және техникада кеңінен
қолданылатын табиғи конвекция жеткіліксіз болғанда, еріксіз конвекцияны
пайдалынылады. Мысалы: ауаның немесе газдың біркелкі жылуы үшін оларды
сорғамен немесе араластырғышпен араластырады. Салмақсыздық жағдайда табиғи
конвекция мүмкін емес. Сондықтан ғарышқа ұшу барысында; еріксіз
конвекцияның көмегінсіз жасанды серіктің корпусы салқындамайды, шам
жанбайды.
Сәуле шығару деп электромагниттік толқындар көмегімен бір денеден
екінші денеге энергияның берілу процесін айтамыз. Сәулелену энергиясының
дененің ішкі энергиясына айналуын жұтылу деп аталады. Сәулелену арқылы
энергияның берілуі – ортаны қажет етпейді : жылу сәулелері вакуум арқылы да
таралады[20].
Жерге Күннен келген энергия да сәулелену арқылы жетеді. Әр секунд
сайын Жер шамамен 10 кДж энергия алады. Жердің ішкі энергиясының
ұлғаятындығы және соған сәйкес температураның артатындығы байқалады.
Энергияны жақсы жұтқыштар сәулені жақсы шығарғыштар, ал сәулені нашар
жұтқыштар – энергияны нашар бөлетіндер.
Конвекция құбылысы үйді сумен жылыту орталығы жүйесінде ескеріледі.
Жылу электр орталықтарынан келген ыстық су ғимарат шатырларына
орналастырылған ұлғайтқыш бакқа құйылады. Су, құбырлар жүйесі арқылы бактан
жылыту радиаторларына келіп түседі. Мұнда су өз энергиясын бөлмедегі ауаға
береді де бу қазанында қыздырылып, қайтадан пәтерлерді жылытуға жіберіледі.
Күн сәулесі жер беті мен атмосфераны жоғарғы солтүстік ендікке
қарағанда төменгі ендікте қаттырақ қыздырады. Бірақ атмосферадағы жылу
алмасу бөлмедегі конвекция сияқты жылудың ыстық пештен суық терезеге
ауысуындай емес. Атмосферадағы ауа қозғалысы - өте күрделі, ретсіз сипатта
болады. Жердің өз осінен үлкен жылдамдықпен айналуы мұның ең басты себебі
болып табылады[21].
2.5 Жылу мөлшері
Жылу берілу кезінде дененің алатын немесе жоғалатын энергиясы жылу
мөлшері болып табылады. Ішкі энергия денені құрайтын зат бөлшектерінің
жылулық қозғалысының жылдамдығымен анықталады. Зат бөлшектерінің қозғалысы
неғұрлым жылдам болса, дене температурасы соғұрлым жоғары болады. Осыдан
жылу мөлшері ішкі энергияның өзгеруінің өлшемі бола тұрып, дененің
температурасына байланысты деген қорытынды жасауға болады[22].
Қыздыру барысында судың температурасын t1 – ден t2 – ге неғұрлым
көбірек өзгерту керек болса, онда оған анағұрлым көп жылу мөлшерін беру
қажет.
Жылу мөлшері - физикалық шама және ол температураның t1 -ден t2 ге
дейінгі өзгерісіне пропорционал, яғни
(1)
Егер дененің температурасы көтерілсе, онда оның қандайда бір жылу
мөлшерін алғаны; егер төмендесе жылу мөлшерін шығарса, оның температурасы
көп өзгереді.
Спирт шамымен шыны түтікшедегі суды қыздырсақ, белгілі уақыт ішінде
қайнайды, ал суы толы ыдыс олай қайнатылмайды. Осыдан қандай да бір уақыт
аралығындағы ыдыс және шыны түтікшедегі суды кайнатуға қажетті жылу мөлшері
әр түрлі екенін түсінуге болады.
Судың массасы неғұрлым көп болса, оны белгілі бір температуралар
айырымына дейін қыздыру үшін соғұрлым көп жылу мөлшері қажет. Денені
қыздыруға қажетті немесе оның суығанда шығарылатын жылу мөлшері сол дененің
массасына пропорционал.
Q~m
(2)
Жылу мөлшері тек дененің температурасының өзгерісі мен массасына ғана
тәуелді емес, сонымен қатар дененің жасалған затына да байланысты, яғни
денеге қажетті жылу мөлшері оның қандай заттан жасалғанына да
байланысты[23]. Денені қыздыруға кажетті және ол суығанда бөлінетін жылу
мөлшері, заттың тегіне, массасына және оның температурасының өзгеруіне
тәуелді.
Жылу мөлшері жылу берілу кезінде дененің алатын немесе шығаратын
энергиясы болғандықтан, жылу мөлшері өлшем бірлігі ретінде кез келген
энергия сияқты, 1 джоуль (1 Дж) және 1 килоджоуль (1кДж) алынады.
Заттың молекулалық құрылысы мен молекулалар қозғалысының энергиясы
белгілі болмаса да, одан ертерек кезде де жылудың өлшем бірлігі енгізілген.
Сондықтан жылу мөлшерін өлшеу үшін қазіргі кезде есептеулерде әлі
қолданылатын калория және киллокалория деген бірліктер енгізілген.
1 грамм суды 10 С- қа қыздыру үшін берілетін жылу мөлшері калория деп
аталады. Оның қысқаша белгіленуі: кал.
1 Дж және 1 кал бірліктерінің арасындағы қатынас:
1 кал = 4,19 Дж = 4,2 Дж.
1ккал = 4200 Дж = 4,2 кДж.
Жұмыс атқарылмай, жылу алмасу кезіндегі ішкі энергиясының өзгерісі U –
дененің беретін немесе алатын жылу мөлшеріне тең[24].
2.6 Заттың меншікті жылу сыйымдылығы
Массасы 1 кг заттың температурасын 10 С-қа өзгерту үшін қанша мөлшерде
жылу қажет екендігін көрсететін физикалық шаманы заттың меншікті жылу
сыйымдылығы деп атайды. Заттың меншікті жылу сыйымдылығы С әрпімен
белгіленеді. Әр заттың меншікті жылу сыйымдылығы тәжірибе жүзінде
анықталған және кестеге енгізілген. Меншікті жылу сыйымдылықтың өлшем
бірлігі – джоульдің килограмм мен келвиннің көбейтіндісіне қатынасы
[Джкг.К].
Кесте 2 Кейбір заттардың меншікті жылу сыйымдылығы
Зат Меншікті Зат Меншікті Зат Меншікті
жылусый-ғы жылусый-ғы жылусый-ғы
Алтын 130 Темір 460 Күнбағыс 1700
майы
Сынап 140 Болат 500 мұз 2100
Қорғасын 140 Шойын 540 керосин 2100
Қалайы 230 Графит 750 эфир 2350
Мыс 400 Шыны 840 ағаш 2400
Мырыш 400 Кірпіш 880 спирт 2500
Жез 400 Алюминий 920 су 4200
Меншікті жылусыйымдылығы 1-кг затты 1°С-қа қыздырғанда немесе
салқындатқанда, ішкі энергиясы қандай шамаға өзгеретінін көрсетеді.
Заттың меншікті жылусыйымдылығы әртүрлі агрегаттық күйіне қатты ,
сұйық және газ тәрізді күйінде түрліше болып келеді.
Заттың меншікті жылусыйымдылығы жоғары болған сайын температура тіпті
болар-болмас өзгерсе де, көп жылу мөлшері жұтылады немесе бөлініп
шығады[25].
Басқа заттармен салыстырғанда судың меншікті жылусыйымдылығы көп,
сондықтан ол су жылытқыштар мен қозғалтқыштарды суыту жүйесі үшін
пайдадалануға ыңғайлы. Үлкен құрлықтардың климатына қарағанда, қоршаған су
массасының жылусыйымдылығы жоғары болғандықтан, аралдардың климаты бір
қалыпты, қоңыржай келеді.
Жылу берілу кезінде дененің алатын немесе берілетін жылу мөлшерін
есептеу үшін, заттың меншікті жылусыйымдылығын, осы дененің массасы мен
бастапқы және соңғы температурасының айырымын білу керек.
Дененің қыздыру үшін берілген, немесе салқындағанда одан бөлінетін
жылу мөлшерін есептеу үшін заттың меншікті жылусыйымдылығын дененің
массасына және жоғарғы температурасы мен төменгі температурасының айырымына
көбейту керек.
(3) Мысалы, массасы 3 кг шойынан жасалған денені 20° С-тан 130°С-қа
дейін қыздыру үшін қанша жылу мөлшері қажет? Шойынның
меншікті жылусыйымдылығы 50 Джкг.С, массасы 3 кг, Сонымен Зкг шойынды
1100 С-та қыздыру үшін формуламен санаса Q=178200Дж.
Мұндағы, Q – жылу мөлшері, с – заттың меншікті жылусыйымдылығы, m – дененің
массасы, t2 t1 – дененің соңғы және бастапқы температуралары.
Жану кезіндегі ішкі энергияның өзгеруі жылу алмасу және жұмыс атқару
арқылы емес, отын мен байланысты болатын жылу химиялық құбылыстар есебінен
жүреді. Бұл жағдайда жану өнімінің молекулаларының қозғалысы да отынның
молекулаларына қарағанда көбірек болады.
Массасы 1кг отын толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшерін көрсететін
физикалық шаманы отынның меншікті жану жылуы деп атайды. Отынның меншікті
жану жылуы q әрпімен белгіленеді, бірлігі (1Джкг)
Кесте 3 Кейбір отын түрлерінің меншікті жану жылуы
Зат Меншікті жану Зат Меншікті жану
жылуы жылуы
Оқ – дәрі 0,38*107 Ағаш көмірі 3,4 *107
Құрғақ отын 1, 0 *107 Табиғи газ 4,4 *107
Торф 1,4 *107 Мұнай 4,4 *107
Тас көмір 2,7 *107 Бензин 4,6 *107
Спирт 2,7 *107 Керосин 4,6 *107
Антрацит 3,0 *107 Сутек 12 *107
Кез келген массасы m отын толық жанғанда бөлінетін жылу Q мөлшерін
есептеу үшін q меншікті жану жылуын жанған отынның массасына
көбейтеміз[26].
(4)
Жылу алмасудағы энергия берудің өлшемі жылу мөлшері болып табылады.
Жылу мөлшері бір денеден екінші денеге өткенде сақталады.
Энергия жоғалмайды және жоқтан пайда болмайды. Ол тек бір денеден
екінші денеге беріледі немесе бірдей мөлшерде бір түрден екінші түрге
айналады. Механикалық энергия мен ішкі энергияның қосындысы денелер
жүйесінің толық энергиясы деп аталады.
E=W+U=En+Ek+U
(5)
Егер денелер жүйесіне сыртқы күштер әрекет етпесе және қоршаған
ортамен жылу алмасу болмаса, онда ол тұйықталған және жылулық оқшауланған
болады. Тұйықталған және жылулық оқшауланған денелер жүйесінің ішінде тек
механикалық емес, жылулық, химиялық электрліқ және ядролық процестерде
жүреді.
Энергияның сақталу және айналу заңы: тұйықталған және жылулық
оқшауланған денелер жүйесінің толық энергиясы - осы жүйеде болатын кез
келген өзгерістер кезінде сақталады.
3. ЖЫЛУ ҚҰБЫЛЫСЫ БӨЛІМІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ
3.1 Жаңа сабақ жоспары.
Тақырыбы: Конвекция
Мақсаты:
1. Жылу берілу түрлерін, конвекцияның жылу өткізгіштіктен ажырата
алуын және конвекция қандай физикалық құбылыстармен байланысты
екеніне мағлұмат беру.
2. Оқушылардың белсенділігін арттыру, өзіне-өзі баға беруге өз
жетістіктерін сезіндіріп, білім сапасын арттырып пәнге деген
қызығушылығын арттыру.
3. Оқушылардың шығармашылық іс-әрекетін, ізденімпаздықтарын дамыту.
Сабақтың түрі: Жаңа білімді меңгеру сабағы.
Сабақтың әдісі: Аралас сабақ.
Сабақтың көрнекілігі: мультимедиялық проектор, компьютер, плакаттар, схема,
тақтамен жұмыс.
Сабақтың жоспары:
I кезең. Амандасу. Ұйымдастыру (оқушылардың сабаққа қатысуын, даярлығын
тексеру).
II кезең. Мақсат қою кезеңі (сабақтың негізгі мақсаты – терең де тиянақты
саналы білім негіздеріне үйрету).
III кезең. Материалды түсіндіру кезеңі.
IV кезең. Жаңа сабақты түсінгендерін тексеру кезеңі.
V кезең. Бекіту кезеңі (сабақты түсінгенін есептер шығару және өз бетімен
жұмыс жасау арқылы бекіту).
VI кезең. Үйге тапсырма беру кезеңі.
Сабақтың барысы: жылу берілудің бірінші түрі жылуөткізгіштік екенін
білесіңдер. Жылу берілудің екінші бір түрі конвекция. Неліктен орталық жылу
батареялары еденге жақын орнатылып, ал желдеткіштерді терезенің жоғары
жағына жасайды?
Егер бәрі керісінше болса, онда батарея үйді жылытпай, желдеткіш
бөлмені желдетпеген болар еді. Ыстық батареяның қыздыруынан бөлменің
төменгі қабатындағы ауа жылына бастайды. Ол ұлғайып, 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.
Конвекция дегеніміз – сұйықтың немесе газдың ағынымен энергияның
тасымалдануы арқылы жүретін жылу алмасу процесі.
Қатты денелерде және вакуумде 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.
Бекіту: 1. Пешті жаға бастағанда неліктен бөлменің ауаның температурасы
төмендеп кетеді.
2. Қатты, сұйық және газ тәрізді денелердің қайсысында конвекцияның тез
жүруі мүмкін?
3. Үтіктің ішкі жағынан сыртқы жағына жылу қалай беріледі?
Қорытынды:
Үй тапсырмасы: § 6, №4 эксперимент, 35 бет[27].
3.2 Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты білім сайысы
Оқушылардың білім деңгейін көтеру, алған білімдерінің тиянақтылығын
тексеру мақсатында мектепте әр түрлі білім жарыстарын өткізуге болады.
Сыныптан тыс жүргізілетін жұмыс шараларының әр түрлі болуы пәнге деген
қызығушылықтың бастамасы болатындықтан, білім сапасының артуына қолайлы
жағдайлар туғызады. Сабақ сынып оқушылары арасында саяхат түрінде
өткізілетіндіктен, оқушылар Физика қаласына жету үшін:
1. Тапқырлар
2. Ойшылдар
3. Заңдылықтар
4. Сиқыршылар
5. Құрал - жабдықтар
6. Қиял – ғажайып ауылдарынан өз білімдерін белсенді көрсетулері
арқылы ауылдан ауылға өтіп, Физика қаласына жете алады.
Тақырып: Білгірлер, тапқырлар және алғырлар атты сайыс сабағы.
Мақсаты: Жылу құбылысы тарауы бойынша оқушылардың алған білімін тексеру,
өздік талдау жасау; жауапкершілікке тәрбиелеу, жинақылыққа және ұқыптылыққа
тәрбиелеу. Өз бетімен іздену, білімдерін тиімді пайдалана білу дағдыларын
дамыту.
Сабақтың түрі: Дәстүрлі емес сабақ.
Көрнекті – құралдар: плакаттар, таблица, таразы, термометр, шәйнек.
Әдіс-тәсілдер: сайыс сабағы.
Сабақтың барысы: Ұйымдастыру. Класта 16 оқушы 8-ден болып 2-ге бөлінді.
II топ бір-біріне қарсы отырып жарысады.
Топ басшылары Физика және информатика сөздеріне көп мағыналы қазақ
және орыс сөздер құрастыру қажет. Бірінші болып аяқтаған топ басшысы
сайысты бірінші боп бастайды.
I. Заңдылықтар ауылы: II топқа 6 сұрақтан қойылады, әр сұраққа дұрыс
жауап берілсе 5 ұпайдан беріледі.
I топ.
1. Жылулық құбылыс деген не?
2. Дененің ішкі энергиясы деп нені атаймыз?
3. Дене көлемін жеңіл өзгертеді, пішінін сақтайды, осы дене жасалған
заттың агрегаттық күйін анықтау?
4. Дененің ішкі энергиясы қандай физикалық шамаға тәуелді емес?
5. Қандай денелерде конвекция болмайды?
6. Шамамен алған Цельсий шкаласы бойынша қандай температура абсолюттік
шкала бойынша алынған 100 К температурасына сәйкес келеді?
II топ.
1. Диффузия деген не?
2. Дене көлемін сақтап, формасын жеңіл өзгертеді. Дене жасалған зат
қандай агрегаттық күйде?
3. Абсолют шкаладағы 200 К температураға Цельсий шкаласы бойынша
температураның қандай мәні сәйкес келеді?
4. Заттардың бір-бірімен өздігінен араласу құбылысы қалай аталады?
5. Қатты денелердің, сұйықтардың және газдардың қайсысының жылу
өткізгіштігі көбірек?
6. Дененің ішкі энергиясы қандай шамаларға тәуелді?
II. Ойшылдар ауылы: Бұл ауылда 2 топ ойыншылары мақал-мәтел айту арқылы
немесе сөзжұмбақ жасыру арқылы жасырын сөзді үш тілде айтып берулері қажет.
Дұрыс жауап берілсе 5 ұпайдан беріледі, егер дұрыс жауап беріліп
нұсқаулары қате айтылса 3 ұпайдан беріледі.
Мысалға: 1. Отқа жанбас, суға батпас (Мұз)
2. Жылт-жылт етеді, жылғадан өтеді. (Су)
3. Жылдың төрт мезгілінде де, мазасызданады ол
(Жел)
III. Тапқырлар ауылы: Әр топ үш түрлі есеп шығарулары керек. Дұрыс
шығарылған есепке 7 ұпайдан беріледі.
IV. Құрал жабдықтар: 2 топ сайыскерлері Мұздың меншікті жылуын анықтау
атты зертханалық жұмысты орындайды. Жұмысты дұрыс әрі жылдам орындаған
топқа 5 ұпай беріледі.
V. Сиқыршылар ауылы: Топтар ребус шешу арқылы сиқырланған сөйлемді табу
керек. Білімге қатысты сөздер нақыл немесе мақал-мәтел түрінде жасырылады.
Жылдам шешкен топқа 10 ұпай беріледі, ал екінші болып шешкен топқа 5
ұпай беріледі.
VI. Қиял-ғажайып ауылы: Біз болашақ қазақ жастары атты тақырыпқа әр топ
өз ойларын білдіре отырып, осы ауыл тұрғындарын өздеріне сендіре білу
қажет.
Қорытынды: Ұпай саны жоғары топ жеңімпаз атанып, қалалық мұражайға,
экскурсияға жолдама алады[28].
3.3. Жылу құбылыстары бөлімін қайталау сабағы
Тарау бойынша оқушылардың алған білімдерін пысықтау, логикалық ойлау
және есте сақтау қабілеттерін дамыту мақсатында қайталау сабағын өткізудің
маңызы зор. Сондай сабақтардың бірі 8 сыныпта Жылу құбылыстарын қайталау
бөлімі бойынша өткізілген сабақ жоспары.
Сабақтың тақырыбы: Қайталау сабағы
Мақсаты:
1. Оқушылардың өз бетінше ойлау қабілетін дамыту, алған білімдерін жеткізе
білуін тексеру.
2. Денені қыздыру үшін жұмсалатын немесе ол суығанда бөлініп шығатын жылу
мөлшеріне есептер шығару.
Сабақ түрі: Қайталау, бекіту сабағы.
Көрнекті құралдар: мультимедиялық проектор, экран
Әдіс тәсілі: электрондық оқулық
Сабақтың жоспары: I. Ұйымдастыру.
II. Өткен сабақты игеру барысын тексеру.
ІІІ Физикалық диктант.
IV Табиғатта және техникада, тұрмыста жылу берілу
мысалдары, үлестірме карточкалар арқылы берілген
сұрақтар.
V. Қорытындылап оқушыларды бағалау және үйге тапсырма
беру.
Сабақтың барысы:
I. Ұйымдастыру кезеңі.
II. Кесте бойынша қайталау.
Меншікті жылу сыйымдылығы 250 Джкг °С деген сөйлем нені білдіреді?
өрнегінің құрамындағы әрбір шаманың не екенін және ол қандай
бірліктермен өрнектелетінін жазу.
Мыстың және судың меншікті жылусыйымдылықтарын табу?
III. Физикалық диктант:
1 Қандай ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz