жасдарын значек

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі Павлодар қаласындағы химия-биология бағытындағы Назарбаев Зияткерлік мектебі

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Павлодар қаласындағы химия-биология бағытындағы Назарбаев Зияткерлік мектебі

 

 

 

 

 

 

 

 

Избасарова Мадина

7 СЫНЫП

 

Тақырыбы:

Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстар

 

Бағыты: физика

 

Ғылыми жетекшісі: Муғраж Мөлдир, физика пән  мұғалімі

 

 

 

 

 

 

 

 

Павлодар қ.

2016-2017 оқу жылы

Мазмұны

 

  Кіріспе 3
1 Физикалық құбылыстар 5
1.1 Физикалық  құбылыстардың түрлері 5
2. Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстар 8
2.1 Жылу құбылыстарына сипаттама 8
2.2 Жауын шашын түрлері 10
  Қорытынды 16
  Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Жыл мезгілдеріне байланысты табиғатта үздіксіз өзгерістер болып жатады. Мысалы, найзағайдың жарқылы, қырау мен тұманның пайда болуы сияқты құбылыстар табиғаттағы өзгерістерді көрсетеді.

Әлемде орын алатын сан алуан өзгерістер табиғат құбылыстары деп аталады. Осы табиғат құбылыстарының барлығы физиканың белгілі бір заңдылықтарына сүйенеді. Жыл мезгіліндегі физикалық құбылыстар бір-бірімен тығыз байланысты. Солардың бірі жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстар. Қыздыру мен салқындау, булану, кебу және конденсация, балқу мен қатаю – осының барлығы жыл мезгілдерінде жиі байқалатын құбылыстар. Бұл құбылыстар температураның өзгеруімен және зат күйлерінің өзгеруімен жүреді. Жер бетіндегі негізгі энергия көзі – Күн. Сонымен қатар, басқа жасанды жылу көздері: от, жалын, электрқыздырғыш құралдар да бар.

Жыл мезгілдеріндегі жылу құбылыстарын зерттеу әр түрлі өлшеуіш құралдардың пайда болуына, әр түрлі заңдылықтардың ашылуына әкелді.

Табиғаттың аясында көшіп-қонып тіршілік еткен халқымыз табиғатты аялап, оның қыр-сырын түсінуге тырысқан. Бұрыңғы кезде табиғаттың тылсым күштері, өзгерістері бойынша әр түрлі ойлар мен түсініктер қалыптасты. Соның негізінде қазіргі көптеген физикалық заңдар ашылды. Нәтижесінде адамзат табиғат заңдылықтарына үйлесіп, үндесіп тіршілік еткен.

Ғылыми жобаның зерттеу мақсаты: Жыл мезгіліндегі жылулық құбылыстарды зерттеп білу.

Ғылыми жобамыздың болжамы:  Жыл мезгіліндегі жылулық құбылыстардың заңдылықтарын анықтап, олардағы өзгерістердің физикалық мағынасын зерттеу.

         Ғылыми жобамыздың зерттеу кезеңдері:

1.Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстарының түрлерін анықтау;

  1. Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстардың түрлерін сипаттау;

3.Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстардағы физикалық заңдылықтарды зерделеу;

  1. Жинақталған ақпараттарды сұрыптау, талдау, жүйелеу;
  2. Қорытынды жасау.

Ғылыми жұмыстың нәтижесі мен қорытындысы: зерттеу тақырыбы бойынша қосымша әдебиеттерден, ғаламтордан, әр түрлі танымдық бағдарламалардан ақпараттар жинадым. Көптеген жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстардың түрлерін сипаттап, жүйеледім.

Ғылыми жобаның міндеттері:

  1. Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстар\дың түрлерін анықтау;
  2. Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстарды сипаттау;
  3. Жылулық процесстерді физикалық тұрғыдан зерттеу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жыл мезгілдеріндегі жылу құбылыстары

Жылу құбылыстарына сипаттама

Жыл мезгілдеріндегі жылулық қозғалыстарды қарастырмас бұрын «жылулық құбылыс» түсінігінің мағынасын ашуды жөн көрдім.  Денелерді қыздырғанда немесе салқындатқанда оларда өтетін физикалық үдерістерді жылулық құбылыстар деп атайды. Жылулық құбылыстарды зерттеу екі тұрғыдан қарастырылды. Біреуі термодинамикалық зерттеулер бойынша, екіншісі молекулалы-кинетикалық теория тұрғысынан.

Тарихи зерттеу жұмыстарын қарасақ, жылу туралы әр түрлі көзқарастардың пайда болғанын білуге болады. Ежелгі Грекияда адамдар жылу мен суықтың тегін түсінуге тырысты. Олардың түсінігі бойынша әрбір дененің белгілі бір мөлшерінде қандай да бір «оты» болады деп қалыптасты. Олар «от» жалында бәрінен көп, ал мұзда ең аз. Күйлердің ауысуы, қыздыру және суыту үдерістері осы «оттың» ыстығырақ денеден суығырақ денеге өтуімен жүреді деп ойлады.

Кейін, орта ғасырда жылутек теориясы пайда болды.  Бір денеден екінші денеге өте алатын ерекше салмақсыз сұйықтықты жылутек деп атады. Жылутек теориясы бойынша неғұрлым жылутек көп болса, онда ол дененің температурасы жоғары деп ойлады. Негізінде жылутек теориясы жоқ. Алайда осы жылутек теориясы  көптеген түсініктер мен ұғымдардың ашылуына себепші болды. Осылайша молекулалық физиканың қолын көп нәрсеге жеткізді. Жылусыйымдылық, булану, меншікті балқу жылуы бойынша түсініктер кіргізіліп, жылу өткізгіштің сандық теориясы ашылды.

Біздің жыл санаумызға дейінгі V ғасырда Ежелгі Грекияда Демокрит барлық денелер тұтас емес, олар бөлінбейтін атомдардан тұрады, олар көзге көрінбейді деген болжам айтты. XVIII ғасырда француз физигі Гассенди атомистиканы жаңғыртты. 1734-1748 жылдары М.В. Ломоносовтың зерттеулері жарық көріп, оның бұл зерттеулерінде зат құрылымының молекула-кинетикалық теориясы жасалды.

Демек, жылу құбылыстарын зерттеу молекулалық физикада екі әдіске негізделеді: термодинамика және молекулалық физика.

Жылу құбылыстарын заттың ішкі құрылымын ескермей, энергетикалық түрленулердің негізінде зерттейтін физиканың бөлімі термодинамика деп аталады.  Жылу құбылыстарын Ньютон заңдарына бағынатын  молекулалар мен атомдар тұрғысынан қарастыратын физиканың бөлімі молекула – кинетикалық теория деп аталады. Келесі бөлімде осы екі бөлімнің теориялары мен заңдылықтарына негізделіп жыл мезгілдеріндегі жылу құбылыстарының пайда болу себептері мен жүзеге асуы қарастырылған.

Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстар Жер бетіндегі ауа массасы мен судың қызуы мен салқындауы арқылы бір агрегаттық күйден екінші агрегаттық күйге өтуі арқылы жүреді.  Жыл мезгілдерінде көп байқалатын жылу құбылыстары: жаңбыр мен қар, тұман мен қырау, қардың еруі мен су бөліктерінің (өзен, көл т.с.с) қатуы және шық.

Зат температураның өзгеруіне баланысты үш агрегаттық күйде болады. Олар: қатты, сұйық, газ. Заттың агрегаттық күйіне байланысты  дененің қасиеттері де түрліше болады.

Қатты дене молекулаларының өзара әрекеттесу күші соншалықты зор, сондықтан молекулалар кристалдық тордың түйіндері деп аталатын белгілі қалыптардың төңірегінде ғана тербеледі. Сол себепті қатты денені қысып сығу мен тартып созу өте қиын. Сондықтан дене қатты күйде пішінін де, көлемінде сақтайды. Қатты денелер кристалдық торларының әртүрлілігімен ерекшеленеді. Қатты денелердің молекулаларының кинетикалық энергиясы олардың потениалдық энергиясынан аз болады.

Сұйықтың молекулалары ретсіз, тығыз  орналасады. Оларды көршілес молекулалар сығымдап тұрады. Қатты денелердің молекулаларымен салыстырғанда бір-бірінен алыстау орналасады. Сұйықтағы молекулалардың  жылулық энергиясы өзара әрекеттен туатын минимал потенциалдық энергиямен шамалас. Сұйықтарға көлемін сақтау қасиеті тән. Барлық сұйықтарға аққыштық қасиет тән.

Атмосфералық қысымда заттың газ күйінің молекулаларының арақашықтығы молекулалардың өздерінің өлшемдерінен анағұрлым үлкен болады. Сәйкесінше газ молекулаларының арасындағы тартылыс күші аз болады. Газ молекулаларының кинетикалық энергиясының мәні потенциалдық энергиясына қарағанда жоғары болады. Осы кинетикалық энергияның есебінен молекулалық тартылыс күшіне қарсы жұмыс атқарылады. Газ молекулалары берілген көлемді толық қамтиды. Оның тұрақты көлемі мен нақты пішіні болмайды. Берілген көлемді толығымен алады.

 

2.1 Жауын шашын түрлері.

 

Атмосфералық жауын — шашын дегеніміз бұлттан немесе  тікелей ауадан  бөлініп шығатын сұйық немесе қатты күйдегі су.  Сұйық күйдегі жауын шашын түрлеріне жаңбыр, шық, тұман жатады. Ал қатты күйдегі жауын – шашын түрлеріне қар, бұршақ, қырау жатады.

Жер бетінің көп бөлігін су алып жатқанын бәріміз білеміз. Мухиттар мен теңіздердің, өзендердің, көлдердің, шалшық сулардың беттерінен су молекулалары буланады. Осы физикалық құбылыс – булану процесінің қалай жүзеге асатынын қарастырайық. Булану процесінде сұйықтың бетінен ұшып шыққан молекулалардан бу түзіледі. Сұйықтың молекулалары барлық бағытта еркін қозғалады. Ол заттың қатты күйіндегі молекулаларының арасындағы байланыстың үзілуінің салдары  болып табылады. Алайды сұйық молекулаларының арасында үлкен тартылыс күштері сақталады. Сұйық молекулалары барлық бағытта бірдей жылдамдықпен қозғалмайды. Олардың кейбіреуінің басқа молекулалармен салыстырғанда жылдамдығы үлкен, яғни, кинетикалық энериясы да жоғары болады. Молекулалардың біразы сұйықтың бетінде орналасады. Сұйықтың үстіңгі қабатында орналасқан молекулаларға көлденең бағытта әрекет ететін күштер тең болады.  Сұйықтың бетінде орналасқан ауаның тығыздығы сұйықтың тығыздығынан кем болатыны түсінікті. Сонымен қатар, сұйықтың беткі қабатында беттік керілу күші де бар. Жоғарыға бағытталған күш, төменге бағытталған күштен әлдеқайда аз. Осылайша сұйықтықтың ішіне бағытталған күш пайда болады. Тек қана жылдамырақ қозғалатын молекулалардың сұйықтықтан ұшып шығуға жеткілікті кинетикалық энергиясы болады. Осы процесс жалғаса беретіндіктен, сұйықтық уақыт өте келе кебеді.

Осылайша шапшақ қозғалатын молекулалар сұйықтықтан ұшып кетеді. Осыған орай кебетін сұйықтықтың температурасы төмендейді. Булану құбылысы жылуды жұтумен жүреді. Бірақта сыртқы ортадан келетін энергия температураны тұрақты ұстайтындықтан, салқындау балқалмайды.

Ауа жер бетінен биікте, тіпті жаздың өзінде әрқашан суық болады. Осы себептен атмосфередағы су бу жоғары көтеріліп, температураның төмендеуінен конденсацияланып, ары қарай мұз кристалдарына айналады. Бұған температураның төмендеуі жеткіліксіз. Ол конденсацияланың центрі-қатты бөлікті, мысалы шаң-тозаң, тұз кристалының тағы да сол сияқты бөлшектердің болуын қажет етеді. Осылайша су тамшыларының жинақталуынан бұлт түзіледі. Бұлт қараяды. Су тамшылары ауада ұсталынып тұра алмайды да жерге құлайды.  Бұлттан жаңбыр мен қар жауып, бұршақтар құлайды.  Жаңбыр бұлттары үлкен биіктікке жеткенде су тамшылары қатып, мұз түйіршіктеріне айналады. Осылайша салмағымен жерге түсіп келе жатқан мұз түйіршіктері салқындаған су тамшыларымен қосылып жұмырланады да, үлкейе түседі. Соның нәтижесінде бұршақ жауады. Бұршақтың үлкендігі жұмыртқаның өлшеміне дейін жетуі мүмкін.

Жазда мұз түйіршіктері құлай отырып, Жер бетіндегі жылы ауадан қайтадан суға айналады да жаңбыр жауады. Осы себептен де жазда көбінде жаңбыр жауады. Жаңбыр тамшылардың диаметр 0,5 пен 7 мм аралығында болады.

Жаңбырдың жауу кезінде ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 90 пайызға дейін көтеріледі. Бұлттағы мұз кристаллдарында немесе тамшыда оң және теріс зарядтар пайда болады. Нәтижесінде әр түрлі зарядталған бұлт бөліктерінің немесе әр түрлі зарядталған бұлттардың және жердің арасында аса зор ұшқын – найзағай пайда болады. Ол көбінесе дыбыстық эффект – күркіреумен қоса жүреді.

Атмосферадан әр түрлі пішінде түсетін мұз кристалдары түріндегі жауын – шашын түрі қар деп аталады. Бұл су буының сублимация өте шағын кристалдар үлкейіп қар алтыбұрышты жұлдызшаларына айналады. Нәтижесінде бір-бірімен 60 немесе 120 градус жасайтын бұрыштар пайда болады.  Әрбір қардың 95 пайызы ауаны құрайды. Осы себептен қардың түсі ақ болады. Сондықтан да оның құлау жылдамдығы аз болады.  Қар ауа температурасы 0 градустан төмендегенде бұлттардан жауады. Атмосферадағы турбуленттік қозғалыстың салдарынан ауадағы қардың жеке жұлдызшалары бір-бірімен ұйыса бірігеді, яғни жерге жапалақ қар   жауады. Жапалық қардың диаметрі 8-10 мм шамасында болады.

Тарихта өзге де түсті қар жауған кездер болған екен. Мысалы, 1969 жылы Жаңа Жыл мерекесі алдында Швейцарияда қара қар, ал 1955 жылы Калифорнияда жасыл қар жауған.  Антарктиданың биік тауларында алқызыл, күлгін, қызыл, сары түсті қарлар кездеседі. Қарды суға салсалсаңыз, біртүрлі қызық дыбыс шығаратынын байқайсыз.  Ғылыми зерттеулер бұл дыбыстың балықтарға ұнамайтындығын айтты. Суды мекендеушілері суға түскен қардан қашатын көрінеді. Қыстыгүні қар күн сәулесінің тоқсан пайызын қайтарып тастайды да, жерге қыздыруға мүмкіндік бермейді.

Күн жылына бастағанда, әдетте, көктем мезгілінде мұздың, қардың еруі басталады.  Яғни, заттың қатты күйден сұйық күйге айналу процессі балқу байқалады. Мұз немесе қар күн сәулесінен энергия алады.  Ерудің алдында, яғни су кристалл күйінде болғанда, оның молекулалары кристалдық тордың түйіндерінде белгілі бір ретпен орналасады. Оларды көрші молекулалар  жан-жағынан әрекет етіп, тепе – теңдік күйде ұстайды да, тепе-теңдікті сақтайды. Алайда, кристалдарда молекулалар өздерінің тепе-теңдік жағдайында жылулық тербелмелі қозғалыс жасайды. Берілген энергия қыздырудың нәтижесінде мұз кристалдары молекулаларының орташа жылдамдығын, яғни кинетикалық энергиясын арттырып, кристалдық тордың бұзылуына әкеледі. Температура жоғарлаған кезде молекулалардың арақашықтығы да артып, олардың потенциалдық энергиясы да артады.  Осылайша заттың сұйық күйге ауысуы басталады. Мұздың балқуы нөл  градуста жүзеге асады. Заттардың балқу температурасы тұрақты шама. Балқу кезінде сырттан жылу жұтылады. Біздің жағдайымызда мұз бен қар энергияны күннен, қоршаған ортадан алады.

Лас қар таза қарға қарағанда тезіріек ериді. Бұның себебі қара беттер – жақсы сәуле шығарғыштар, әрі жақсы жұтқыштар. Ақ денелер керісінше.  Бұны адамдардың жаздыгүні ашық, ақ түсті, ал қыстыгүні қара түсті киім киюімен түсінуге болады.

Осы тұста сублимация физикалық құбылысының мағынасын ашып өтейін.  Қатты денелердің булануы сублимация деп аталады. Белгілі бір жағдайларда заттар сұйық күйге айналмай бірден газ күйіне өте алады.  Мысалы, камфора мен нафталиннің иісі болады. Егер қатты денелердің молекулаларының иісі мұрнымызға жетпеген болса, біз оны сезбеген болар едік.   Қатты  денелердің кебуі сұйықтардың булануына ұқсас.

Сублимацияға кері процесс – десублимация. Демек, десублимация бұл газ күйінен сұйық күйге тоқтамай, бірден қатты күйге өтуі десублимация деп аталады. Бұған әдетте қыстыгүні терезе әйнектерінде пайда болатын қырау мысал бола алады.  Қырау – жіңішке мұз кристалдарының қабаты. Бұл ауадағы су буының бірден мұзға айналуы.  Қырау, сонымен қатар, жер бетіндегі заттарда, өсімдіктердің үстінде, тіпті қардың бетінде де пайда болуы мүмкін. Осы беттердің үстінде әдемі өрнектер мен суреттер пайда болады. Ол көбінде желсіз түнде түзіледі.

Егер ауа райы тым желді болса, қатты желдің ағыны қыраудың пайда болуына кедергі келтіреді. Ал жеңіл жел, керісінше, қыраудың әдемі түзіліп қалыптасуына жақсы жағдай жасайды. Ауа массасының қозғалысы арқылы буланатын ылғал бір-бірінің бетіне түйіседі.

Көбінде жазғы кеште немесе таңертең топырақ бетінде, өсімдік үстінде тағы басқа да жерлерде шық пайда болады. Шық ауа температурасы 0 градусқа шамалас кезінде қалыптасатын атмосфералық ылғал. Ауаның буының конденсациялануы нәтижесінде шық түзіледі. Будың сұйыққа айналу құбылысын конденсация деп атайды.  Кебу процесі кезінде қанша жылу жұтылса, будың конденсациясы кезінде бірлік массаға сай сонша жылу бөлінеді. Шық түрінде түсетін ылғал мөлшері өте аз болады. Орташа есеппен алғанда оның өлшемі түн ішінде 0,1 – 0,3 мм-ден артылмайды.

Көбінде шық ауа райының ашық және самал желі соққан кезде көбейеді.

Булану және конденсацияның шапшаңдығы – сұйық пен оның буы бар жердегі сыртқы орта жағдайларға тәуелді. Кебу кезінде сұйықтың тек беткі бөлігі буланады.  Буланатын бет ауданының үлкен болуы  кебудің жылдамдығын арттырады. Сондай-ақ сұйықтың тезірек кебуіне жағдай жасайды. Осыдан сұйықтың кебу жылдамдығы оның бетінің ауданына тәуелділігі шығады.

Тұман дегеніміз будың көзге байқалмайтын күйден көрінетін күйге – ұсақ тамшыларға айналып, аспанда қалықтап тұруы. Тұман бұл ұлпа тамшылары түрінде су буларының ауада қоюлануы. Кейде тұманның қою болуы соншалықты созған қолың көрінбеуі мүмкін. Демек тұман дегеніміз атмосфераның жерге жақын қабатында ұсақ су тамшылары мен мұз кристаллдарының жиналуы.  Су буының сублимациясы нәтижесінде пайда болады. Тұман тамшыларының радиусы 1-ден 6 мкм-ге дейінгі аралықта болады, ал судың  жиынтығының мөлшері шамамен 0,05 – 0,1 г/м3-ден аспайды. Басқаша айтқанда тұман жердің беткі қабатында пайда болған десек те болады. Өзінің ерекше тұманымен Лондонның астанасы – Ұлыбритания танымал. Себебі бұл қалада түтін көп мөлшерде шығады.

Салқын ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 85 пайыз болатын ауамен түйісу нәтижесінде жүзеге асады. Кейбір елді – мекендерде аса жоғары емес ылғалдықтың мөлшері кезінде де пайда болып жатады. Туман кез – келген жыл мезгілдерінде байқалады.  Көбінесе  түнде немесе таңертең ойпаң жерлерде, су қоймаларында, тауларда байқалады.  Күз, қыс мезгілдерінде жиі байқалады. Осы мезгілдерде ауа ылғалдылығы жоғарлайды. Ауа температурасы үдемелі түрде күрт өзгеріп отырады. Осы себептен жылы және суық ауа түрлері белсенді түрде жер бетінде орын ауыстырады. Туманның болу ұзақтығы оншақты минуттан бірнеше тәулікке дейін созылуы мүмкін.

Қалалық жерлердегі туман ауылдық жерлердің тумандарына қарағанда қою болады. Қала ауасы шаң мен күйеге толы. Бұл су тамшыларын біріктіруге және оның тығызырақ болуын жүзеге асырады.

Жыл мезгілдеріндегі жылулық құбылыстарды алдын ала білу адамзатқа қолайлы жағдай жасайды. Табиғаттағы жылулық құбылыстар адамның денсаулығына әсер етеді. Оның  көңіл-күйіне, энергиясына әсер етеді. Сонымен қатар, сыртқы ортадағы жағдай қарай  киінеді. Жолға шығарда да табиғат құбылыстарында ескереді. Соған орай нақты күндерге қандай да бір іс-шараларды жоспарлайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

 

1. Л. В. Тарасов. физика. в природе. книга для учащихся. Москва «просвещение» 1988 … No 103 Москвы Л. К. Мещерская. Тарасов А. В. Т19 Физика в природе: Кн. для учащихся.— М.: Просве-. Цение, 1988. — 351 с.

  1. Қoйшыбaeв Н., Шapықбaeв A. Физикa: oқyлық. – Aлмaты, 2011. – 328 б
  2. Фpиш C.Э., Тимopeвa A.В. Жaлпы физикa кypcы:1-тoм. Мeхaникaның физикaлық нeгiздepi. Мoлeкyлaлық физикa. Тepбeлicтep жәнe тoлқындap.-2-шi бac..-Aлмaты,1971.–500 c.
  3. Путилов К.А. Курс физики. Том I. Механика, акустика, молекулярная физика, термодинамика. Москва. Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. — 560 с
  4. Кикoин И.К., Кикoин A.К. Физикa:8–клacқa apнaлғaн.–Aлмaты: Мeктeп,1987.-235 c.
  5. Ж. Aбдyлaeв Жaлпы физикa кypcы:oқy құpaлы.–Aлмaты: Aнa тiлi,1991.–307 б.
  6. Башарұлы Р. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 7 cынып оқулығы. – Aлмaты: Атамұра, 2003.– 224 б.
  7. Дүйсембаев Б.М. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 8 cынып оқулығы. –Aлмaты: Мектеп, 2004.–256 б.
  8. Кронгорт Б.А Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылымтану – математика бағытындағы   10 cынып оқулығы. –Aлмaты: Мектеп, 2006.– 352б.

 

 

 

                                                                                    

Пікір қалдыру

Сіздің email-ңыз жарияланбайды. Қатарды міндетті түрде толтырыңыз *

*