Լուկաշիկ, էջ 117, խնդիր 876

876.

m=20կգ

t1=-10°C

t=0°C

C1=2100Ջ/կգ°C

λ=34*104Ջ/կգ

C2=4200Ջ/կգ°C

t2=100C

Q-?

Q1=m(t-t1)=2100Ջ/կգ 20կգ (0°C-10°C)=+10

Q2=λm

Q3=C2m(t2-t)

Q=Q1+Q2+Q3

Реклама

Գոլորշիացում և խտացում

Շոգեգոյացման դեպքում նյութը հեղուկ վիճակից վերածվում է գազայինի (գոլորշու): Գոյություն ունի շոգեգոյացման երկու տեսակ՝ գոլորշացում և եռում:Գոլորշացումը շոգեգոյացում է, որը տեղի է ունենում հեղուկի ազատ մակերևույթից:

evaporation2.gif

Ցանկացած հեղուկի մոլեկուլները գտնվում են անընդհատ և անկանոն շարժման մեջ, ընդ որում  դրանց մի մասն ավելի արագ է շարժվում, մյուսներն՝ ավելի դանդաղ: Հեղուկից դուրս թռչելուն դրանց խանգարում են միմյանց միջև գործող ձգողության ուժերը: Բայց եթե ջրի մակերևույթին հայտնվի բավականին մեծ կինետիկ էներգիա ունեցող մոլեկուլ, ապա նրան կհաջողվի հաղթահարել միջմոլեկուլային ձգողության ուժերը, և դուրս կթռչի հեղուկից: Նույնը տեղի կունենա մեկ այլ արագաշարժ մոլեկուլի հետ, նաև երկրորդի, երրորդի, և այդպես շարունակ: Դուրս թռչելով՝ այս մոլեկուլները հեղուկի վրա գոլորշի են առաջացնում: Այս գոլորշու առաջացումն էլ հենց գոլորշացումն է:Քանի որ գոլորշացման ժամանակ հեղուկից դուրս են թռչում առավել արագաշարժ մոլեկուլները, ապա հեղուկի մեջ մնացած մոլեկուլների ներքին կինետիկ էներգիան աստիճանաբար սկսում է նվազել: Դրա հետևանքով

գոլորշացող հեղուկի ջերմաստիճանն իջնում է, հեղուկը սառչում է:

Հենց այդ պատճառով է, որ մարդը թաց հագուստով ավելի է մրսում, քան չոր հագուստով (մանավանդ քամու ժամանակ):Եթե ջուր լցնենք բաժակի մեջ և թողնենք սեղանին, ապա չնայած գոլորշացմանը, այն չի կարող անընդհատ սառչել մինչև սառցակալելը: Ի՞նչն է դրան խանգարում: Պատասխանը շատ պարզ է. բաժակը շրջապատող տաք օդի հետ ջրի ջերմափոխանակությունը:Գոլորշացման ընթացքում հեղուկի սառչելն ավելի ակնհայտ է այն դեպքում, երբ գոլորշացումը բավական արագ է կատարվում (այնպես, որ հեղուկը, շնորհիվ շրջապատող միջավայրի հետ ջերմափոխանակության, չի հասցնում վերականգնել իր ջերմաստիճանը): Արագ են գոլորշանում ցնդող հեղուկները, որոնց միջմոլեկուլային ձգողականությունը փոքր է, օրինակ՝ եթերը, սպիրտը, բենզինը: Եթե այդ հեղուկից կաթեցնենք մեր ձեռքին, սառնություն կզգանք: Ձեռքի մակերևույթից գոլորշանալով՝ այդպիսի հեղուկը կսկսի սառչել և որոշ ջերմաքանակ վերցնել ձեռքից:ՈւշադրությունՀասարակ փորձերի միջոցով հեշտորեն կարելի է պարզել, որ գոլորշացման արագությունը մեծանում է հեղուկի ջերմաստիճանի բարձրացման, ինչպես նաև նրա ազատ մակերևույթի մակերեսի մեծացման և քամու առկայության դեպքերում:ՈւշադրությունԻնչու՞ է քամու առկայության դեպքում հեղուկն ավելի արագ գոլորշանում: Բանն այն է, որ գոլորշացման հետ միաժամանակ հեղուկի մակերևույթին տեղի է ունենում նաև հակառակ պրոցեսը՝ խտացումը: Այն տեղի է ունենում այն պատճառով, որ գոլորշու մոլեկուլների մի մասը, անկանոն ձևով տեղաշարժվելով հեղուկի վերևում, դարձյալ վերադառնում է դեպի հեղուկը: Իսկ քամին քշում է հեղուկից դուրս թռած մոլեկուլները և չի թողնում, որ դրանք հետ դառնան:

Խտացումը կարող է տեղի ունենալ նաև այն ժամանակ, երբ գոլորշին չի շփվում հեղուկի հետ: Հենց խտացմամբ է բացատրվում ամպերի առաջացումը. Երկրի վրա բարձրացող ջրային գոլորշու մոլեկուլները մթնոլորտի ավելի սառը շերտերում խմբավորվում են ջրի մանր կաթիլների, որոնց կուտակումներն էլ հենց ամպերն են:

evaporation-o (1).gif
ccprcess.gif

ՕրինակՄթնոլորտում ջրային գոլորշու խտացման հետևանք են նաև անձրևն ու ցողը:ՈւշադրությունԳոլորշացման ժամանակ հեղուկը սառչում է և դառնալով ավելի սառը, քան շրջապատող միջավայրն է՝ սկսում է կլանել նրա էներգիան: Իսկ խտացման դեպքում, ընդհակառակը, տեղի է ունենում որոշ ջերմաքանակի փոխանցում շրջապատող միջավայրին, և նրա ջերմաստիճանը մի փոքր բարձրանում է:ԵռումՈւշադրությունԻ տարբերություն գոլորշացման, որը տեղի է ուենում հեղուկի ցանկացած ջերմաստիճանում, շոգեգոյացման մյուս տեսակը՝ եռումը, հնարավոր է միայն միանգամայն որոշակի (տվյալ ճնշման դեպքում) ջերմաստիճանի՝ եռման ջերմաստիճանի դեպքում:ՕրինակԴիտարկենք այս երևույթը փորձի միջոցով: Սկսենք տաքացնել բաց փորձանոթի մեջ լցված ջուրը՝ պարբերաբար չափելով դրա ջերմաստիճանը: Որոշ ժամանակ անց մենք կտեսնենք, որ անոթի հատակն ու պատերը պատվում են պղպջակներով (նկ. 2 ա): Դրանք առաջանում են օդի այն մանրագույն պղպջակների ընդարձակման արդյունքում, որոնք գոյություն ունեն անոթի ամբողջովին չթրջված պատերի փոսիկներում և մանր ճեղքերում: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց մեծանում է ջրի գոլորշացման ինտենսիվությունը այդ պղպջակների ներսում: Ուստի ավելանում է ջրային գոլորշու քանակությունը, իսկ դրա հետ մեկտեղ մեծանում է պղպջակների ներսի ճնշումը: Երբ ջրի ստորին շերտերի ջերմաստիճանը մոտենում է 100°C-ի, պղպջակների ներսում ճնշումը հավասարվում է դրանց շուրջը եղած ճնշմանը, որից հետո պղպջակները սկսում են ընդարձակվել: Պղպջակների ծավալի մեծացման հետ աճում է նաև նրանց վրա ազդող դուրս հրող (արքիմեդյան) ուժը: Այդ ուժի ազդեցությամբ առավել խոշոր պղպջակները պոկվում են անոթի պատերից և բարձրանում  վեր: Եթե ջրի վերին շերտերը դեռ չեն հասցրել տաքանալ մինչև 100°C-ը, ապա այդպիսի (ավելի սառը) ջրում պղպջակների ներսի ջրային գոլորշու մի մասը խտանում և կրկին ջուր է դառնում. այդ դեպքում փոքրանում են պղպջակների չափերը, և ծանրության ուժը ստիպում է դրանց նորից իջնել ներքև: Այստեղ դրանք դարձյալ ընդարձակվում են և կրկին լողում վերև: Ջրի ներսում պղպջակների փոփոխական մեծացումն ու փոքրացումն ուղեկցվում են նրանում բնորոշ ձայնային ալիքների առաջացմամբ. եռացող ջուրն «աղմկում է»: Երբ ամբողջ ջուրը տաքանում է մինչև100°C, վերև բարձրացած պղպջակներն այլևս չեն փոքրանում, այլ պայթում են ջրի մակերևույթին՝ դուրս նետելով գոլորշին (նկ. 2, բ): Առաջանում է յուրահատուկ բլթբլթոց, ջուրը եռում է:

Untitled7.png

Եռում է կոչվում ինտենսիվ շոգեգոյացումը, որի դեպքում հեղուկի ներսում աճում և վերև են բարձրանում գոլորշու պղպջակները:Դա սկսվում է այն բանից հետո, երբ պղպջակների ներսում ճնշումը հավասարվում է շրջապատող հեղուկի ճնշմանը:ՈւշադրությունԵռման ժամանակ հեղուկի և նրա վրայի գոլորշու ջերմաստիճանը չի փոխվում: Այն անփոփոխ է մնում այնքան ժամանակ, քանի դեռ ամբողջ հեղուկը չի եռացել վերջացել:

boiling-water.gif

Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում հեղուկը եռում է, կոչվում է եռման ջերմաստիճան:Եռման ջերմաստիճանը կախված է հեղուկի ազատ մակերևույթի վրա ազդող ճնշումից :

Այդ ճնշումը մեծացնելու դեպքում հեղուկի մեջ պղպջակների աճն ու վերելքը սկսվում են ավելի բարձր ջերմաստիճանում, իսկ ճնշումը փոքրացնելու դեպքում՝ ավելի ցածր ջերմաստիճանում:Նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում նյութերի եռման ջերմաստիճանները կարելի է գտնել խնդրագրքերում, դասագրքում, համացանցում:ՈւշադրությունԲոլորին հայտնի է, որ ջուրը եռում է 100 °C-ում: Բայց պետք է հիշել, որ դա ճշմարիտ է միայն նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում (մոտավորապես

101 կՊա): Ճնշումը մեծացնելու դեպքում ջրի եռման ջերմաստիճանը բարձրանում է:Այսպես, օրինակ՝ շուտեփուկ կաթսաներում կերակուրը եփում են մոտ 200 կՊա ճնշման տակ: Ջրի եռման ջերմաստիճանն այդ դեպքում հասնում է 120°C-ի: Այդպիսի ջերմաստիճանի ջրում «եփումը» շատ ավելի արագ է  տեղի ունենում, քան սովորական եռացող ջրում: Դրանով է բացատրվում «շուտեփուկ» անվանումը: Եվ, հակառակը, ճնշումը փոքրացնելիս ջրի եռման ջերմաստիճանն իջնում է 100 °C-ից: Օրինակ՝ լեռնային շրջաններում (3 կմ բարձրության վրա, որտեղ մթնոլորտային ճնշումը 70 կՊա է) ջուրը եռում է 90°C-ում: Ուստի այդ շրջանների բնակիչներին եռման ջրի օգտագործմամբ կերակուր պատրաստելու համար ավելի շատ ժամանակ է պահանջվում, քան հարթավայրերի բնակիչներին: Իսկ այդպիսի եռացող ջրում հավի ձու եփելն ընդհանրապես հնարավոր չէ, քանի որ սպիտակուցը 100°C-ից ցածր ջերմաստիճանում չի պնդանում:Հեղուկի եռման ջերմաստիճանի ցածր լինելը կարող է նաև օգտակար դեր ունենալ: Այսպես, օրինակ՝ մթնոլորտային նորմալ ճնշման դեպքում հեղուկ ֆրեոնը եռում է մոտավորապես 30

°C -ում: Իսկ ճնշումը փոքրացնելու միջոցով կարելի է ֆրեոնի եռման ջերմաստիճանը իջեցնել 0°C-ից: Սա օգտագործվում է սառնարանում: Կոմպրեսորի աշխատանքի շնորհիվ սառնարանում ցածր ճնշում է առաջանում, և ֆրեոնը սկսում է վերածվել գոլորշու՝ կլանելով խցիկի պատերի ջերմությունը: Սրա շնորհիվ է տեղի ունենում սառնարանի ներսում ջերմաստիճանի իջեցումը:Աղյուսակներում կարելի է տեսնել, որ  մթնոլորտային նույն ճնշման դեպքում ինչ մեծ տարբերություններ կարող են լինել տարբեր նյութերի եռման ջերմաստիճանների միջև:Շոգեգոյացման համար անհրաժեշտ և խտացման դեպքում անջատվող ջերմաքանակըԵթե եռացող ջրով անոթը վերցնենք ջեռուցիչից (տե՛ս նկ. 2), ապա ջրի եռումն արագ կդադարի: Ջրի ջերմաստիճանը կսկսի նվազել, և որոշ ժամանակ անց այն կդառնա այնպիսին, ինչպիսին նրան շրջապատող օդի ջերմաստիճանն է:Որպեսզի ջուրը շարունակի եռալ, նրա ջերմաստիճանը պետք է անփոփոխ մնա: Իսկ դրա համար ջուրն անընդհատ պետք է բավարար ջերմաքանակ ստանա: Միայն այդ դեպքում այն կշարունակի եռալ, և դա կավարտվի այն ժամանակ, երբ ամբողջ ջուրը կվերածվի գոլորշու:Փորձերով ապացուցվել է, որ 1 կգ ջուրը (եռման ջերմաստիճանում) ամբողջովին գոլորշի դարձնելու համար անհրաժեշտ է ծախսել 2,3 ՄՋ էներգիա: Նույն զանգվածով ուրիշ հեղուկների լրիվ գոլորշացման համար պահանջվում է այլ ջերմաքանակ: Օրինակ՝ սպիրտի դեպքում այն կազմում է 0,9 ՄՋ:Ֆիզիկական այն մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե հաստատուն ջերմաստիճանում ինչ ջերմաքանակ է անհրաժեշտ 1 կգ հեղուկի գոլորշացման համար,կոչվում է շոգեգոյացման տեսակարար ջերմություն:Շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը նշանակում են r տառով և չափում են ջոուլը բաժանած կիլոգրամով (Ջ/կգ). Շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը ևս աղյուսակային մեծություն է, այն կարելի է գտնել դասագրքից, խնդրագրքից, համացանցից:Այդտեղից երևում է, որ օրինակ, եթերի շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը հավասար է \(0,4

· 106 Ջ/կգ)\ -ի: Այս թիվը ցույց է տալիս, որ 1կգ եթերը (նրա եռման ջերմաստիճանում) գոլորշու վերածվելու համար անհրաժեշտ է ծախսել 0,4· 106 Ջ էներգիա: Նույն (ըստ մոդուլի) ջերմաքանակը կանջատվի նույն զանգվածն ու ջերմաստիճանն ունեցող եթերի գոլորշուց դրա խտացման արդյունքում:2 կգ հեղուկի գոլորշացման համար պահանջվող ջերմաքանակը երկու անգամ ավելի կլինի, 3 կգ հեղուկի համար՝ երեք անգամ ավելի և այլն:Կամայական m զանգված ունեցող և եռման ջերմաստիճանում գտնվող հեղուկի գոլորշացման համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը գտնելու համար պետք է այդ հեղուկի շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը բազմապատկել նրա զանգվածով՝ Q=rm(1)Եռման ջերմաստիճանում m զանգված ունեցող գոլորշու խտացումից անջատվող ջերմաքանակը որոշվում է նույն բանաձևով, սակայն «մինուս» նշանով.                                                                                                                            Q = −rm(2)

Բյուրեղային մարմինների հալումն ու պնդացումը

Նյութի ագրեգատային վիճակներըՑանկացած նյութ ունի տարբեր ագրեգատային վիճակներ: Այդ վիճակներն իրարից տարբերվում են ոչ թե մոլեկուլներով, այլ նրանով, թե ինչ դասավորություն ունեն այդ մոլեկուլները և ինչպես են շարժվում: Նույն նյութի (օրինակ՝ ջրի) ագրեգատային տարբեր վիճակներում մոլեկուլների դասավորության առանձնահատկությունները պատկերված են նկար 1-ում՝

slg.gif

ՈւշադրությունՈրոշակի պայմանների առկայության դեպքում նյութերը կարող են մի վիճակից անցնել մեկ այլ վիճակի:Հնարավոր բոլոր փոխակերպումները պատկերված են նկար 2-ում:

Untitled2.png

Գ Պ, Հ  տառերը  նյութերի՝ համապատասխանաբար գազային, պինդ, հեղուկ  վիճակները նշանակելու համար են, սլաքները ցույց են տալիս այս կամ այն պրոցեսի

ընթացքի ուղղությունը: Ընդհանուր հաշվով տարբերվում են վեց պրոցես, որոնց դեպքում տեղի են ունենում նյութերի ագրեգատային փոխակերպումները:Պինդ (բյուրեղային) վիճակից նյութի անցումը հեղուկ վիճակի կոչվում է  հալում, իսկ հակառակ պրոցեսը՝  բյուրեղացում կամ  պնդացում:ՕրինակՀալման օրինակ  է սառույցի հալումը, հակառակ պրոցեսը տեղի է ունենում ջրի սառցակալման ժամանակ:Նյութի անցումը հեղուկ վիճակից գազայինի կոչվում է շոգեգոյացում, հակառակ պրոցեսը կոչվում է խտացում (կոնդենսացիա, լատ. «կոնդենսատիո»՝ «խտացում» բառից):ՕրինակՇոգեգոյացման օրինակ է ջրի գոլորշացումը, խտացման՝ ցողի առաջացումը:Նյութի անցումը պինդ վիճակից գազայինի (շրջանցելով հեղուկ վիճակը) կոչվում է սուբլիմացիա (լատ. «սուբլիմո»՝ «բարձրացնում եմ» բառից), հակառակ պրոցեսը՝  դեսուբլիմացիա:

cumuloanime.gif
depositn.gif

ՕրինակԳրաֆիտը կարելի է տաքացնել մինչև հազար, երկու հազար և անգամ երեք հազար աստիճան, և այդուհանդերձ, այն չի վերածվի հեղուկի, այլ սուբլիմացիայի կենթարկվի, այսինքն՝ պինդ վիճակից միանգամից կանցնի գազայինի: Միանգամից գազային վիճակի է անցնում (շրջանցելով հեղուկ վիճակը) նաև, այսպես կոչված, «չոր սառույցը» (պինդ ածխածնի օքսիդը՝ CO2), որը կարելի է տեսնել պաղպաղակի պահպանման և տեղափոխման համար նախատեսված բեռնարկղում: Բոլոր հոտերը, որոնցով օժտված են պինդ մարմինները (ասենք՝ նավթալինը), նույնպես պայմանավորված են սուբլիմացիայով. պինդ մարմնից մթնոլորտ դուրս գալով՝ մոլեկուլները նրա վրա գազ (կամ գոլորշի) են գոյացնում, ինչն էլ հոտի զգացողություն է առաջացնում: Դեսուբլիմացիայի օրինակ կարող է ծառայել ձմռանը լուսամուտների վրա սառույցի բյուրեղիկներից նախշերի առաջացումը: Դրանք օդում գտնվող ջրային գոլորշու դեսուբլիմացիայի արդյունքն են:Բյուրեղային մարմինների հալումն  ու պնդացումըԲյուրեղային պինդ մարմինը հալեցնելու համար անհրաժեշտ է նրան որոշակի ջերմաքանակ հաղորդել: Կատարենք հետևյալ փորձը: Կոնաձև փորձանոթը լցնենք սառույցի մանր կտորներով (նկ. 3): Նրա մեջ ջերմաչափ տեղադրենք և խցանով փակելով փորձանոթը՝ սկսենք տաքացնել այն:

Untitled3.png

Կտեսնենք, որ ո՛չ −15°C, ո՛չ −10°C  և ո՛չ էլ  −5°C ջերմաստիճանների դեպքում սառույցի հետ ոչինչ չի կատարվում. այն նախկինի պես պինդ է մնում: Փոփոխությունները սկսում են տեղի ունենալ 0°C -ում: Այդ պահից սառույցը սկսում է հալչել՝ վերածվելով ջրի, և մինչև ամբողջ սառույցը ջուր չդառնա, նրա ջերմաստիճանն անփոփոխ է մնում: Փորձանոթում նյութի ջերմաստիճանը կսկսի նորից բարձրանալ այն բանից հետո միայն, երբ նրանում միայն ջուր լինի: Երբ ջուրը տաքանա մինչև 20°C, անջատենք այրոցը:Եթե կառուցենք փորձանոթի նյութի ջերմաստիճանի՝ ժամանակից կախվածության գրաֆիկը, ապա կստանանք մի գիծ, որը պատկերված է նկար 4-ում:Այս գրաֆիկի AB հատվածը նկարագրում է սառույցի −20− ից մինչև 0°Cտաքանալը: Տաք կոլբայի հետ շփման շնորհիվ սառույցի մոլեկուլների միջին

կինետիկ էներգիան մեծանում է, և սառույցի ջերմաստիճանը բարձրանում է: BC հատվածում ամբողջ էներգիան, որը ստանում է փորձանոթի պարունակությունը, ծախսվում է սառույցի բյուրեղային ցանցի քայքայման վրա. նրա մոլեկուլներն այնպիսի դասավորություն են ստանում, որի դեպքում նյութը հեղուկ է դառնում: Այդ ընթացքում մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան անփոփոխ է մնում: Այդ պատճառով էլ անփոփոխ է մնում նաև նյութի ջերմաստիճանը: CD հատվածը նկարագրում է սառույցի հալումից առաջացած ջրի տաքանալը:

Untitled45.png

Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում նյութը հալչում է, կոչվում է հալման ջերմաստիճան:

Այրոցից էներգիա ստանալով՝ ջրի մոլեկուլները սկսում են ավելի ու ավելի արագ շարժվել: Դրանց միջին կինետիկ էներգիան մեծանում է, և ջրի ջերմաստիճանը բարձրանում է:Նկար 5-ում պատկերված է հակառակ պրոցեսի գրաֆիկը: Սկզբում ջուրը, էներգիա հաղորդելով, սառչում է 20-ից մինչև 0 °: Այդ ընթացքում նրա մոլեկուլները աստիճանաբար սկսում են ավելի դանդաղ շարժվել: 00°C-ում նրանք սկսում են որոշակի կարգով դասավորվել՝ ձևավորելով սառույցի բյուրեղային ցանցը: Քանի որ այս պրոցեսը, որը կոչվում է բյուրեղացում, չի ավարտվել, նյութի ջերմաստիճանը չի փոփոխվի:Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում նյութը պնդանում է (բյուրեղանում է), կոչվում է այդ նյութի բյուրեղացման ջերմաստիճան:Գրաֆիկից (տե՛ս նկ. 5) երևում է, որ ջերմաստիճանը, որի դեպքում ջուրը վերածվում է սառույցի, համընկնում է այն ջերմաստիճանին, որի դեպքում սառույցը դառնում է ջուր: Սա պատահական փաստ չէ:ՈւշադրությունՓորձերը ցույց են տալիս, որ ամեն մի նյութ բյուրեղանում և հալչում է նույն ջերմաստիճանում:Տարբեր նյութերի հալման (և պնդացման) ջերմաստիճանները կարելի է գտնել համապատասխան աղյուսակներում խնդրագրքերում և դասագրքերում: Այդ աղյուսակից երևում է, որ որոշ նյութեր (ասենք՝ ջրածինը և թթվածինը) հալվում և պնդանում են խիստ ցածր, մյուսները (ասենք՝ օսմիումը և վոլֆրամը)՝ շատ բարձր ջերմաստիճանների պայմաններում:

1650 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում հալվող մետաղները կոչվում են դժվարահալ (տիտան, քրոմ, մոլիբդեն և այլն): Դրանցից հալման ամենաբարձր ջերմաստիճանն ունի վոլֆրամը (մոտավորապես 3400°C): Դժվարահալ մետաղները և դրանց միացություններն օգտագործում են ինքնաթիռաշինության մեջ, հրթիռային և տիեզերական տեխնիկայում, ատոմային էներգետիկայում և այլն:ՈւշադրությունՀալվելիս նյութը էներգիա է ստանում: Բյուրեղացման ընթացքում այն, ընդհակառակը, էներգիա է տալիս շրջապատող միջավայրին: Բյուրեղացման ժամանակ անջատվող էներգիան ստանալով՝ միջավայրը տաքանում է: Սա շատ լավ հայտնի է բազմաթիվ թռչունների: Դրա համար էլ ձմռան սառնամանիքին նրանց կարելի է տեսնել գետերի և լճերի սառցակալած մակերևույթին նստած: Բանն այն է, որ սառույցի առաջացման ժամանակ անջատվող էներգիայի շնորհիվ սառույցի վրայի օդը մի քանի աստիճանով ավելի տաք է լինում, քան անտառում՝ ծառերի վրա, և թռչունները դրանից օգտվում են:Մարմնի  հալման համար անհրաժեշտ և բյուրեղացման ընթացքում  նրանցից անջատվող ջերմաքանակըՈւշադրությունՀալման ընթացքում մարմնի ջերմաստիճանը չի փոփոխվում: Այդ դեպքում նրա ստացած ամբողջ էներգիան ծախսվում է բյուրեղային ցանցը քայքայելու և մարմնի մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիան մեծացնելու վրա:Փորձով նույն զանգվածով տարբեր նյութերի հալման պրոցեսն ուսումնասիրելով՝ կարելի է նկատել, որ դրանք հեղուկի վերածելու համար տարբեր ջերմաքանակ է հարկավոր: Օրինակ՝ 1կգ սառույցը հալելու համար անհրաժեշտ է ծախսել 332կՋէներգիա, իսկ 1 կգ կապարը հալելու համար՝ 25 կՋ:Ֆիզիկական այն մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե ինչ ջերմաքանակ է անհրաժեշտ հալման ջերմաստիճանում գտնվող

1 կգ բյուրեղային նյութը նույն  ջերմաստիճանի հեղուկի վերածելու համար, կոչվում է հալման տեսակարար ջերմություն:ՈւշադրությունՀալման տեսակարար ջերմությունը չափում են ջոուլը բաժանած կիլոգրամով (Ջ/կգ) և նշանակում հունական λ(լամբդա) տառով. λ-ն հալման տեսակարար ջերմությունն է:Ուշադրություն Նյութի բյուրեղացման ընթացքում մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիան նվազում է, և շրջակա միջավայր է արձակվում նույն ջերմաքանակը (ըստ մոդուլի), ինչքան կլանվում է նրա հալման ընթացքում: Ուստի, օրինակ, 1 կգ ջրի սառեցման ժամանակ անջատվում է այն նույն 332 կՋ էներգիան, որն անհրաժեշտ է նույն զանգվածով սառույցը ջրի վերածելու համար:Տարբեր նյութերի հալման տեսակարար ջերմության արժեքները տրված են հավելված 3-ում: Այդ աղյուսակից երևում է, որ օրինակ, պղնձի հալման տեսակարար ջերմությունը՝

λ=2,1⋅105Ջ/կգ: Այս թիվը ցույց է տալիս, որ 1 կգ պղինձը հալելու համար պահանջվում է ծախսել 2,1⋅105 Ջ էներգիա:Ուշադրություն Նույն ջերմաքանակը (ըստ մոդուլի) կանջատվի 1 կգ հեղուկ պղնձից նրա բյուրեղացման ընթացքում:2 կգ պղինձ հալելու համար կպահանջվի երկու անգամ ավելի էներգիա, 3 կգ-ի համար՝ երեք անգամ ավելի և այլն:Հալման ջերմաստիճանում կամայական զանգվածով բյուրեղային մարմնի հալման համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը գտնելու համար պետք է այդ մարմնի հալման տեսակարար ջերմությունը բազմապատկել նրա զանգվածով.

Q=λm (1)ՈւշադրությունՄարմնից անջատված ջերմաքանակը համարվում է բացասական: Ուստի m զանգվածով նյութի բյուրեղացման ընթացքում անջատվող ջերմաքանակը հաշվելիս պետք է օգտվել նույն բանաձևից, սակայն «մինուս» նշանով.Q=−λm(2)

Ջերմաքանակ: Տեսակարար ջերմունակություն: Ջերմաքանակի հաշվում

Այն էներգիան, որը մարմինը ստանում կամ տալիս է ջերմափոխանակության ժամանակ, կոչվում է ջերմաքանակ:

Եթե ջերմափոխանակության ժամանակ մարմնի ներքին էներգիան աճում է, այսինքն՝ մարմինը տաքանում է, ապա ասում են, որ այն շրջապատից ջերմաքանակ է ստանում: Հակառակ դեպքում, երբ ներքին էներգիան նվազում է, այսինքն՝ մարմինը սառչում է, ապա ասում են, որ այն շրջապատին ջերմաքանակ է տալիս:Ընդունված է մարմնի ստացած ջերմաքանակը համարել դրական, իսկ տվածը՝ բացասական մեծություն:

Քանի որ սահմանման համաձայն, ջերմաքանակը էներգիա է, որը մարմինը տալիս կամ ստանում է ջերմափոխանակության ժամանակ, ապա բնական է այն արտահայտել նույն միավորով, ինչ էներգիան է: Ուրեմն  Միավորների միջազգային համակարգում ջերմաքանակի միավորը 1 Ջ-ն է:Գործնականում հաճախ օգտվում են նաև կիլոջոուլ (կՋ) և մեգաջուլ (ՄՋ) միավորներից:1 կՋ =1000 Ջ =10³Ջ, 1 ՄՋ =1000000 ՋՏեսակարար  ջերմունակությունՋերմաքանակը, որը մարմինը ստանում է տաքանալիս կամ տալիս է սառչելիս, կախված է մի շարք գործոններից: Հասկանալի է, որ ինչքան երկար ժամանակ է տաքանում ջուրը, այնքան ավելի շատ ջերմաքանակ է նա ստանում գազօջախից: Ուրեմն կարելի է եզրակացնել, որ առաջին գործոնը, որից կախված է մարմինը որոշակի չափով տաքացնելու համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը, նրա զանգվածն է: Ընդ որում, որքան մեծ է մարմնի զանգվածը, այնքան շատ ջերմաքանակ է հարկավոր հաղորդել նրան՝ ջերմաստիճանը նույն չափով բարձրացնելու համար:Սառը ջուրը տաքացնելիս սկզբում ստացվում է գոլ, ապա՝ տաք և հետո միայն՝ եռման ջուր:Դրանից կարելի է եզրակացնել, որ

երկրորդ գործոնը, որից կախված է տվյալ զանգվածով մարմինը տաքացնելու համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը՝ նրա ջերմաստիճանի փոփոխությունն է: Ընդ որում, որքան շատ պետք է տաքացնել մարմինը, այնքան շատ ջերմաքանակ պետք է հաղորդել նրան:Միաժամանակ գազօջախին դրված նույն քանակի կաթը շուտ կեռա, թե՞ ջուրը (նկ. 2): Դիտումները ցույց են տալիս, որ կաթն ավելի շուտ է տաքանում: Նշանակում է տարբեր նյութերից կազմված նույն զանգվածով մարմինները նույնքան տաքացնելու համար տարբեր ջերմաքանակներ են պահանջվում:Հետևաբար,

երրորդ գործոնը, որից կախված է մարմինը որոշակի չափով տաքացնելու համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը, նրա նյութի տեսակն է:

Untitled00.png

Մարմնի տաքացման համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը կախված է նրա զանգվածից, ջերմաստիճանի փոփոխությունից և նյութի տեսակից:Երբ մարմնի ջերմաստիճանն իջնում է, ինքն է ջերմաքանակ տալիս շրջապատին: Բնականաբար, հովանալիս մարմնի տված ջերմաքանակը կախված է նույն գործոններից, ինչ որ տաքանալիս ստացած ջերմաքանակը: Իսկ թե ինչպե՞ս է ջերմաքանակը կախված նշված գործոններից՝ ցույց է տալիս փորձը:Օրինակ Փորձը ցույց է տալիս, որ 1 կգ զանգվածով ջուրը 1°-ով տաքացնելու համար պահանջվում է 4200 Ջ ջերմաքանակ՝  իսկ նույն՝ 1 կգ զանգվածով պղինձը դարձյալ 1°-ով տաքացնելու համար՝ 400 Ջ:Նշանակում է 1 կգ զանգվածով տարբեր նյութերը 1°-ով տաքացնելու համար պահանջվում են տարբեր ջերմաքանակներ:Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմաքանակ է անհրաժեշտ նյութի 1 կգ-ը 1°-ով տաքացնելու համար, կոչվում է այդ նյութի տեսակարար ջերմունակություն:ՈւշադրությունՅուրաքանչյուր նյութ իր տեսակարար ջերմունակությունն ունի: Դրանք որոշված են փորձերի միջոցով և կազմված են համապատասխան աղյուսակներ: Անհրաժեշտության դեպքում ձեզ հետաքրքրող նյութի տեսակարար ջերմունակությունը կարող եք վերցնել այդ աղյուսակներից, որոնք կարող եք գտնել դասագրքում, խնդրագրքերում, համացանցում և այլն:Նյութի տեսակարար ջերմունակությունը սովորաբար նշանակում են լատինական c տառով:Նյութի տեսակարար ջերմունակության միավորը ՄՀ-ում չափվում է ջոուլը բաժանած կիլոգրամ անգամ աստիճանով (1 Ջ/(կգ °C)):  Օրինակ՝ կապարի տեսակարար ջերմունակությունը հավասար է 140Ջ/(կգ·°C): Այս թիվը ցույց է տալիս, որ 1 կգ կապարը 1°C-ով տաքանալիս կլանում, իսկ սառչելիս անջատում է 140 Ջ ջերմաքանակ:Աղյուսակներից երևում է, որ ագրեգատային տարբեր վիճակներում (պինդ, հեղուկ, գազային) միևնույն նյութի տեսակարար ջերմունակությունը տարբեր է: Օրինակ՝ ջրի տեսակարար ջերմունակությունը 4200 Ջ/(կգ·C) է, իսկ սառույցինը՝ 2100Ջ/(կգ·°C):  Մարմնի տաքացման համար անհրաժեշտ և դրա հովացման դեպքում անջատվող ջերմաքանակի հաշվում

Ջերմաքանակը հաշվելու համար պետք է իմանալ այն նյութի տեսակարար ջերմունակությունը, որից պատրաստված է մարմինը, այդ մարմնի զանգվածը և սկզբնական (t1 ) ու վերջնական ( t2) ջերմաստիճանների տարբերությունը:Մարմինը տաքացնելու համար անհրաժեշտ կամ հովանալիս դրանից անջատվող Q ջերմաքանակը հաշվելու համար պետք է նյութի c տեսակարար ջերմունակությունը բազմապատկել մարմնի m զանգվածով և դրա t2  ու

t1 վերջնական ու  սկզբնական ջերմաստիճանների տարբերությամբ:

Q=cm(t2C0−t1C0)ՈւշադրությունԲազմաթիվ փորձերի արդյունքում ստացված այս բանաձևը վկայում է, որ մարմինը տաքանալիս մարմնի ստացած կամ հովանալիս նրա տված ջերմաքանակը ուղիղ համեմատական է մարմնի զանգվածի և վերջնական ու սկզբնական ջերմաստիճանների տարբերությանը: Համեմատականության c գործակիցը մարմնի ջերմային հատկությունները բնութագրող տեսակարար ջերմունակությունն է:

Եթե     t2>t1, ապա Q>0, այսինքն՝ տաքանալիս մարմինը ստանում է ջերմաքանակ: Հակառակ դեպքում, t2 <t1, ապա Q<0, այսինքն՝ սառչելիս մարմինը շրջապատին ջերմաքանակ է տալիս:Ներքին էներգիայի պահպանման օրենքըՄի անգամ ևս անդրադառնանք ներքին էներգիայի փոփոխման եղանակներին: Ինչպես առանձին վերցրած մարմնի, այնպես էլ մարմինների համակարգի ներքին էներգիան կարող է փոփոխվել երկու պատճառով՝ աշխատանք կատարելու և ջերմափոխանակության:Պատկերացնենք մի համակարգ, որի վրա արտաքին ազդեցություններ չկան (կամ դրանք համակշռված են), և որը ջերմամեկուսացված է շրջապատից: Վերջինս նշանակում է, որ համակարգի մարմինների և դրա կազմի մեջ չմտնող այլ մարմինների միջև ջերմափոխանակություն տեղի չի ունենում: Այդպիսի համակարգերը կոչվում են

փակ կամ մեկուսացված:ՈւշադրությունՄեկուսացված համակարգի սահմանումից բխում է, որ բացակայում են նրա ներքին էներգիայի փոփոխման բոլոր պատճառները: Ուրեմն, ինչ կարելի է ասել այդ համակարգի ներքին էներգիայի մասին: Միակ եզրակացությունն այն է, որ այդ համակարգի ներքին էներգիան երբեք չի փոխվում, այսինքն՝ պահպանվում է:Մեկուսացած համակարգում ընթացող կամայական պրոցեսների դեպքում նրա ներքին էներգիան պահպանվում է:

Սա ներքին էներգիայի պահպանման օրենքն է: Մեկուսացած համակարգի ներքին էներգիայի պահպանումը նշանակում է այդ համակարգը կազմող մասնիկների հավերժական ջերմային շարժում:Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումըՆերքին էներգիայի պահպանման օրենքը կիրառենք տարբեր ջերմաստիճաններ ունեցող երկու մարմնից բաղկացած փակ համակարգի համար: Այս մարմինների հպման դեպքում նրանց միջև ջերմափոխանակություն կսկսվի: Ջերմափոխանակության ընթացքում ավելի տաք մարմինը կտա իր էներգիայի մի մասը, իսկ ավելի սառը մարմինը կստանա այն: Պրոցեսը կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև դրանց ջերմաստիճանները հավասարվեն: Քանի որ այդ մարմինների գումարային ներքին էներգիան պահպանվում է, ապա որքան նվազում է մարմիններից մեկի ներքին էներգիան, նույնքան աճում է մյուս մարմնի ներքին էներգիան: Նշանակում է, որ համակարգի մարմինների տված և ստացած ջերմաքանակների գումարը հավասար է զրոյի: Եթե մարմինների տված և ստացած ջերմաքանակները նշանակենք Q1 և Q2, ապա Q1+Q2=0 , այս հավասարումը հայտնի է որպես ջերմային հաշվեկշռի հավասարում:

Լաբարատոր աշխատանք, Ներքին էներգիա: Փոփախման եղանակներ: Ջերմահաղորդման տեսակներ Աշխատանքի նախապատրաստում. Ներքին էներգիա

Մարմնի մասնիկների ջերմային շարժման կինետիկ էներգիաների և փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիաների գումար անվանում են ներքին էներգիա:
Ներքին էներգիան փոփախման եղանակներն են՝ մեխանիկական աշխատանք կատարելու միջոցով և ջերմահաղորդման: Ջերմահաղորդման տեսակներն ՝
1. Մոլեկուլների ջերմային շարժման և փոխազդեցության հետևանքով ջերմության հաղորդումը մարմնի տաք մասերից սառը մասերին անվանում են ջերմահաղորդականություն։

2. Կոնվեկցիա են անվանում հեղուկի կամ գազի հոսանքի միջոցով կատարվող ջերմահաղորդումը, որը հետևանքը է հեղուկի կամ գազի շերտերի անհավասարաչափ տաքացմանը։

3. Ջերմահաղորդումը ջերմային ճառագայթման արձակամամբ և կլանմամբ անվանում են ճառագայթային ջերմափոխանակում։

Մի քանի փորձեր կոնվեկցիայից։
Անհրաժեշտ պարագաներ ամրակալան թաթիկ, հրակայուն անոթներ’ պեաձև, սրվակ, փորձանոթ’պեաձև անոթ, ջուր, կայլումի պերմանգանատ և սպրիտարյոց։

Ձայնային ալիքներ

Առաձգական ալիքները, որոնք տարածվում են օդում, ինչպես նաև` հեղուկներում և պինդ մարմիններում, անտեսանելի են: Սակայն որոշակի այմաններում դրանք կարելի է լսել:ՕրինակՄամլակի մեջ սեղմենք երկար պողպատյա քանոնը: Եթե քանոնի մեծ մասը գտնվի մամլակից վերև (տե՛ս նկար ա), ապա այն տատանելով` չենք լսի նրանից առաջացող ալիքների ձայնը, եթե կարճացնենք մամլակից վեր գտնվող մասը և դրանով իսկ մեծացնենք նրա տատանումների հաճախությունը, կհայտնաբերենք, որ քանոնը ձայն է արձակում (տե՛ս նկար բ):

скачанные файлы (1).png

Այն առաձգական ալիքները, որոնք կարող են մարդու մոտ լսողական զգացողություն առաջացնել, կոչվում են ձայնային ալիքներ կամ պարզապես ձայն:ՈւշադրությունՄարդու ականջն ընդունակ է ընկալել մոտավորապես 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց հաճախությամբ առաձգական ալիքները: Դրա համար էլ 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց տիրույթում ընկած հաճախությունները կոչվում են ձայնային: Ցանկացած մարմին, որ տատանվում է ձայնային հաճախությամբ, ձայնի աղբյուր է, քանի որ նրան շրջապատող միջավայրում առաջանում են նրանից տարածվող ձայնային ալիքներ:

Կենդանիները որպես ձայն ընկալում են այլ հաճախությունների ալիքներ: Դրանք կարող ես տեսնել գծապատկերում:

Untitled11.png

ՈւշադրությունԳոյություն ունեն ձայնի բնական և արհեստական աղբյուրներ: Ձայնի արհեստական աղբյուրներից մեկը կամերտոնն է (տե՛ս նկար):Այն ստեղծել է անգլիացի երաժիշտ Ջ. Շորը  1711 թ. երաժշտական գործիքներ լարելու համար: Կամերտոնի տատանումների ստանդարտ հաճախությունը 440 Հց է: Սա նշանակում է, որ 1 վայրկյանում նրա ճյուղերը հասցնում են  440 տատանում կատարել: Աչքի համար դրանք տեսանելի չեն: Կամերտոնը հնչեցնելով` նրան ամրացված ասեղը շարժենք մրոտված ապակու շերտի վրայով: Ասեղը շերտի վրա կգծի սինուսոիդի տեսքով հետք (տե՛ս նկար):

Կամերտոնի արձակած ձայնն ուժեղացնելու համար նրա բռնիչն ամրացնում են փայտե արկղիկի վրա, որի մի կողմը բաց է (տե՛ս նկար): Այս արկղիկն անվանում են ռեզոնատոր: Ձայնի աղբյուր կարող են լինել ոչ միայն տատանվող պինդ մարմինները, այլև որոշ երևույթներ՝ պայթյունը, հրացանի գնդակի թռիչքը, քամու ոռնոցը և այլն):ՈւշադրությունԳազերում և հեղուկներում ձայնային ալիքները տարածվում են խտացման և նոսրացման երկայնական ալիքների տեսքով (տե՛ս նկար): Միջավայրի խտացումները և նոսրացումները, որոնք ի հայտ են գալիս ձայնի աղբյուրի (զանգակ, լար, կամերտոն, հեռախոսի մեմբրան, ձայնալարեր և այլն) տատանումների արդյունքում, որոշ ժամանակ անց հասնում են մարդու ականջին և ստիպելով ականջի թմբկաթաղանթին հարկադրական տատանումներ կատարել` մարդու մոտ որոշակի լսողական զգացողություն են առաջացնում:

images (5).jpg

Ձայնը տարբեր միջավայրերումՈւշադրությունԱնօդ տարածության մեջ ձայնային ալիքները չեն կարող տարածվել:Ձայնը տարածվում է առաձգական միջավայրում: Անօդ տարածության մեջ ձայնային ալիքները չեն կարող տարածվել:Հայտնի է, որ ամպրոպի ժամանակ սկզբում տեսնում ենք կայծակի փայլատակումը և միայն որոշ ժամանակ անց լսում ամպերի որոտը (տե՛ս նկար):

Untitled00.png

Այս հապաղումն առաջ է գալիս այն պատճառով, որ օդում ձայնի տարածման արագությունը զգալիորեն փոքր է կայծակից եկող լույսի արագությունից:Օդում ձայնի արագությունն առաջին անգամ չափել է ֆրանսիացի գիտնական Մ. Մերսենը 1636 թվականին: 20°Cջերմաստիճանում այն հավասար է 343մ/վ-ի: 0°C ջերմաստիճանում օդում ձայնի արագությունը 331 մ/վ է:Տարբեր գազերում ձայնը տարածվում է տարբեր արագություններով: Որքան մեծ է գազի մոլեկուլների զանգվածը, այնքան փոքր է դրանում ձայնի արագությունը: Ձայնը հեղուկներում

Հեղուկներում ձայնի արագությունը` որպես կանոն, մեծ է գազերում ձայնի արագությունից: Ջրում ձայնի արագությունն առաջինը չափել են Ժ. Կոլադոնը և Յա. Շտուրմը 1826 թվականին: Իրենց փորձերը նրանք կատարում էին Շվեյցարիայում` Ժնևյան լճում (տե՛ս նկար):

images (3).jpg

Նավակի վրա վառոդ այրելով` միաժամանակ հարվածում էին ջրի մեջ իջեցրած զանգին: Այդ նավակից 14 կմ հեռավորության վրա էր գտնվում երկրորդ նավակը: Առաջին նավակի մոտից արձակված ձայնն ընդունվում էր երկրորդից ջրի մեջ իջեցրած հատուկ ձայնափողի միջոցով: Լույսի բռնկման և ձայնային ազդանշանի տեղ հասնելու միջև ընկած ժամանակամիջոցի հիման վրա որոշեցին ջրում ձայնի արագությունը: Պարզվեց, որ 8°C ջերմաստիճանում այն հավասար է մոտավորապես 1440 մ/վ-ի:Ձայնը պինդ մարմիններումՊինդ մարմիններում ձայնի արագությունն ավելի մեծ է, քան հեղուկներում և գազերում: Եթե ձեր ականջը հպեք գնացքի ռելսին, ապա դրա մյուս ծայրին հարվածելուց հետո երկու ձայն կլսեք: Դրանցից մեկը ձեր ականջին կհասնի ռելսի միջոցով, մյուսը` օդով:Ձայնը լավ է հաղորդում հողը:Պինդ մարմինները լավ են հաղորդում ձայնը: Դրա շնորհիվ լսողությունը կորցրած մարդիկ երբեմն կարողանում են պարել երաժշտության տակ, որը նրանց լսողական նյարդերին է հասնում ոչ թե օդի և արտաքին ականջի, այլ հատակի և ոսկորների միջոցով:Ձայնի ուժգնություն և բարձրություն: ԱրձագանքՁայնի ուժգնությունը որոշվում է ձայնային ալիքի լայնույթով. ինչքան մեծ է ձայնային ալիքում տատանումների լայնույթը, այնքան մեծ է ձայնի ուժգնությունը:

Ձայնի ուժգնությունը կախված է նաև նրանից, թե ինչքանով է մեր ականջը զգայուն այդ ձայնի նկատմամբ: Մարդու ականջն առավել զգայուն է 1–5 կՀց հաճախությամբ ձայնային ալիքների նկատմամբ:Չափելով այն էներգիան, որը ձայնային ալիքը 1վայրկյանում տեղափոխում է 1 մ² մակերեսով մակերևույթի միջով, կստանանք մի մեծություն, որը կոչվում է ձայնի ինտենսիվություն:Ուժգնության միավորը կոչվում է սոն (լատիներեն «սոնուս» — ձայն): 1սոն ուժգնություն ունի խլացված խոսակցությունը:Ժամացույցի տկտկոցը բնութագրվում է մոտ 0,1 սոն ուժգնությամբ, սովորական խոսակցությունը 2 սոն է, փողոցային ուժգին աղմուկը` 8 սոն: Դարբնոցում ձայնի ուժգնությունը հասնում է 64 սոնի, իսկ ռեակտիվ ինքնաթիռի աշխատող շարժիչից 4 մ հեռավորության վրա 256 սոն է: Ավելի մեծ ուժգնության ձայները սկսում են ցավի զգացողություն առաջացնել:ՈւշադրությունՁայնի բարձրությունը որոշվում է նրա հաճախությամբ. որքան մեծ է ձայնային ալիքում տատանումների հաճախությունը, այնքան բարձր է ձայնը: Փոքր հաճախությամբ տատանումներին համապատասխանում են ցածր ձայները, մեծ հաճախությամբ տատանումներին` բարձր ձայները:ՕրինակԱյսպես, օրինակ, իշամեղուն թռչելիս իր թևիկներն ավելի փոքր հաճախությամբ է շարժում, քան մոծակը. իշամեղվի համար այն կազմում է վայրկյանում 220 թափահարում, իսկ մոծակի համար` 500−600: Դրա համար իշամեղվի թռիչքն ուղեկցվում է ցածր ձայնով (բզզոցով), իսկ մոծակինը` բարձր (տզզոցով):Որոշակի հաճախությամբ ձայնային ալիքն այլ կերպ կոչվում է երաժշտական տոն:ՈւշադրությունՈւստի, ձայնի բարձրության փոխարեն հաճախ ասում են տոնի բարձրություն:Հիմնական տոնը մի քանի այլ հաճախությունների տատանումների «խառնուրդով» առաջացնում է երաժշտական ձայն:ՈւշադրությունՁայնի ընկալման բնույթը շատ բանով կախված է այն տարածքի կառուցվածքից, որտեղ ունկնդրում են խոսքը կամ երաժշտությունը: Սա բացատրվում է նրանով, որ փակ տարածքներում, բացի անմիջական ձայնից, ունկնդիրն ընկալում է նաև այդ ձայնի արագ իրար հաջորդող կրկնությունների միավորյալ շարքը, որն առաջանում է տարածքում գտնվող առարկաներից, պատերից, առաստաղից և հատակից ձայնի բազմակի անդրադարձումներից:Ձայնի տևողության մեծացումը, որն առաջ է գալիս տարբեր արգելքներից ձայնի անդրադարձումների շնորհիվ, կոչվում է ռեվերբերացիա:Ռեվերբերացիան մեծ է լինում դատարկ շինություններում, որտեղ այն թնդացող արձագանք է առաջացնում: Եվ հակառակը, փափուկ պաստառապատ պատերով, վարագույրներով, փափուկ կահույքով, գորգերով, ինչպես նաև մարդկանցով լցված շինությունները լավ են կլանում ձայնը, ուստի ռեվերբերացիան դրանցում աննշան է:Ձայնի անդրադարձմամբ է բացատրվում նաև արձագանքը: Արձագանքը ձայնային ալիք է, որն անդրադարձել է որևէ արգելքից (շենքից, բլուրից, անտառից և այլնից) և վերադարձել դեպի սկզբնաղբյուրը (տե՝ս նկարը):

img7.jpg

Լաբարատոր աշխատանք. Թելավոր ճոճանակի տատանումների ուսումնասիրումը

Աշխատանքի նպատակը. Պարզել թելավոր ճոճանակի տատանումների պարբերության և հաճախության կատարումները թելի երկարությունից:

Անհրաժեշտ սարքեր և նյութեր. Անցքով կամ կեռիկով գնդիկ, թել, ամրակալան՝ կցորդիչով և թաթով, վայրկենաչափ կամ վայրկենացույց սլաքով ժամացույց, չափերիզ:

Աշխատանքի ընթացքը.

  1. Սեղանին դնենք ամրակալանը և նրա վերևի ծայրին կցորդիչով ամրացնենք թաթը: Դրանից մոտ 100 սմ երկարությամբ թելից կախենք գնդիկ այնպես, որ փոքչ բարձր լինի սեղանից:
  2. Չափերզիով չափենք այդ ճոճանակի թելի երկարությունը:
  3. Գնդիկը շեղեք հավասարակշության դիրքից 8:10 սմ և բաց թողեք:
  4. Չափենք N=40 լրիվ տատանումների ժամանակ:
  5. Հաշվենք տատանումների T պարբերությունը և υ հաճախությունը:
  6. Փորձը նորից կրկնեք՝ կարճացնելով թելը 4 անգամ, տատանումների լայնույթը դարձնեկով 2:3 սմ:

t=43,05
N=40
T-?
______________

T=t/N=43,05/40=1,07625

v=N/t=40/43,05=1

t=81,72
N=40
___________

v-?

T=t/N=81,72/40=0,4425

v=N/t=0,5Այլֆիզիկա