Η θερμοδυναμική και μεταφορά θερμότητας. Οι μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας και υπολογισμός. Η μεταφορά θερμότητας - είναι ...

Σήμερα θα προσπαθήσουμε να βρούμε μια απάντηση στο ερώτημα «Heat - ότι ..;». Σε αυτό το άρθρο θεωρούμε ότι είναι μια διαδικασία, που υπάρχουν τα είδη της φύσης, και να ξέρετε ποια είναι η σχέση μεταξύ της μεταφοράς θερμότητας και θερμοδυναμικής.

ορισμός

Μετάδοσης Θερμότητας - μια φυσική διαδικασία, η ουσία της οποίας είναι η μεταφορά θερμικής ενέργειας. Ανταλλαγή λαμβάνει χώρα μεταξύ των δύο φορέων, ή το σύστημά τους. Έτσι προαπαιτούμενο μεταφορά θερμότητας θα είναι από ένα θερμαινόμενο φορείς σε μια λιγότερο θερμαινόμενο.

Χαρακτηριστικά διαδικασία

Η μεταφορά θερμότητας - αυτό είναι το είδος της φαινόμενο που μπορεί να συμβεί μέσω άμεσης επαφής, και με την παρουσία των διαχωριστικών τοιχωμάτων. Στην πρώτη περίπτωση, καθόλου σαφές, αλλά στο δεύτερο σώμα για να χρησιμοποιηθεί ως εμπόδια τα υλικά, το περιβάλλον. Η μεταφορά θερμότητας θα λάβει χώρα σε περιπτώσεις όπου το σύστημα που αποτελείται από δύο ή περισσότερους φορείς, που δεν είναι σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας. Δηλαδή, ένα από τα αντικείμενα έχει υψηλότερη ή χαμηλότερη θερμοκρασία από ό, τι το άλλο. Εδώ στη συνέχεια μεταφέρει την θερμική ενέργεια. Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι θα ολοκληρωθεί όταν το σύστημα έρχεται σε μια κατάσταση θερμοδυναμικής ή θερμική ισορροπία. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα αυθόρμητα, όπως μπορούμε να πούμε το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής.

τύποι

Μεταφορά θερμότητας - μια διαδικασία που μπορεί να χωριστεί σε τρεις μεθόδους. Θα έχουν ένα βασικό χαρακτήρα, γιατί σε αυτά υπάρχει μια πραγματική υπο με τα δικά του χαρακτηριστικά στο ίδιο επίπεδο με γενικούς νόμους. Σήμερα χωρίζεται σε τρία είδη μεταφοράς θερμότητας. Αυτό αγωγή, συναγωγή και ακτινοβολία. Ας ξεκινήσουμε με το πρώτο, ίσως.

Οι μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας. Η θερμική αγωγιμότητα.

Έτσι είναι η ιδιότητα ενός υλικού σώματος για να γίνει η μεταφορά ενέργειας. Έτσι, μεταφέρεται από τα θερμότερα τμήματα της ίδιας που είναι ψυχρότερο. Η βάση αυτού του φαινομένου είναι η αρχή της χαοτικής κίνησης των μορίων. Αυτή η λεγόμενη κίνηση Brown. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του σώματος, τόσο περισσότερο μετακινείται στο μόριο, επειδή έχουν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια. Η διαδικασία περιλαμβάνει θερμική ηλεκτρόνια αγωγιμότητας, μόρια, άτομα. Είναι διεξάγεται στα σώματα, διάφορα τμήματα των οποίων έχουν άνιση θερμοκρασία.

Εάν η ουσία είναι σε θέση να διεξάγει θερμότητα, μπορούμε να μιλάμε για μια ποσοτική χαρακτηριστικό. Σε αυτή την περίπτωση, παίζει το ρόλο της θερμικής αγωγιμότητας. Αυτό το χαρακτηριστικό υποδεικνύει πόση θερμότητα περνάει μέσα από τις μεμονωμένες παραμέτρους του μήκους και της περιοχής ανά μονάδα χρόνου. Στην περίπτωση αυτή, η θερμοκρασία του σώματος θα αλλάξει με ακριβώς 1 Κ

Προηγουμένως πιστευόταν ότι η ανταλλαγή της θερμότητας στα διάφορα όργανα (συμπεριλαμβανομένων δομών πλαίσιο μετάδοσης θερμότητας) οφείλεται στο γεγονός ότι από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο λεγόμενο θερμιδική ροές. Ωστόσο, τα σημάδια της πραγματικής ύπαρξής του, κανείς δεν έχει βρεθεί, και όταν η μοριακή-κινητική θεωρία έχει αναπτυχθεί σε ένα ορισμένο επίπεδο, όλα τα σχετικά με την θερμιδική και ξέχασε να σκεφτεί, γιατί η υπόθεση ήταν ανυπόφορη.

Συναγωγή. Το νερό μεταφοράς θερμότητας

Με αυτόν τον τρόπο η ανταλλαγή θερμικής ενέργειας κατανοητό μεταφοράς με εσωτερικό σπείρωμα. Ας φανταστούμε ένα βραστήρα νερού. Όπως είναι γνωστό, ένας θερμαινόμενος αέρας ρέει προς τα πάνω ανόδου. Ένα κρύο, βαρύτερο πέφτουν προς τα κάτω. Επομένως, γιατί όλο το νερό θα πρέπει να είναι αλλιώς; Είναι ακριβώς το ίδιο. Και κατά τη διάρκεια αυτού του κύκλου, όλα τα στρώματα του νερού, δεν έχει σημασία πόσο πολλά μπορεί να είναι, θα ζεσταθεί πριν την κατάσταση της θερμικής ισορροπίας. Υπό ορισμένες συνθήκες, φυσικά.

ακτινοβολία

Αυτή η μέθοδος είναι η αρχή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Είναι λόγω της εσωτερικής ενέργειας. Απόλυτα πάει στη θεωρία της θερμικής ακτινοβολίας δεν ξεκινήσει, απλά σημειώστε ότι ο λόγος εδώ είναι η συσκευή από φορτισμένα σωματίδια, τα άτομα και τα μόρια.

Απλές εργασίες για την θερμική αγωγιμότητα

Τώρα ας μιλήσουμε για το πώς, στην πράξη μοιάζει με υπολογισμούς μεταφοράς θερμότητας. Ας λύσει ένα απλό πρόβλημα σχετίζεται με την ποσότητα της θερμότητας. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια μάζα νερού ίση με το μισό κιλό. Το εναρκτήριο θερμοκρασία του νερού - 0 βαθμούς Κελσίου, τελικό - 100. Βρίσκουμε ποσότητα θερμότητας που δαπανάται μάζας επαφής για τη θέρμανση της ουσίας.

Για να γίνει αυτό χρειαζόμαστε τα τύπου Q = cm (t ₂ -t _1), όπου Q - ποσότητα θερμότητας, γ - η ειδική θερμότητα του νερού, m - μάζα του υλικού, t ₁ - αρχική, t ₂ - τελική θερμοκρασία. υδροφόρος ορίζοντας είναι η αξία του χαρακτήρα c. Ειδική θερμοχωρητικότητα είναι ίση με 4200 J / kg * C. Τώρα έχουμε αντικαταστήσει αυτές τις τιμές στον τύπο. Θεωρούμε ότι το ποσό της θερμότητας είναι ίσο με 210000 J, ή 210 kJ.

Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής

Οι θερμοδυναμικής και μετάδοσης θερμότητας συνδέονται με ορισμένους νόμους. Στη βάση τους - η γνώση ότι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του συστήματος μπορεί να επιτευχθεί με δύο μεθόδους. Προέλευση - λειτουργία μηχανική βαθμολόγησης. Το δεύτερο - ένα μήνυμα ένα ορισμένο ποσό της θερμότητας. Με βάση αυτή την αρχή, από τον τρόπο, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής. Εδώ είναι η διατύπωση: Αν το σύστημα έχει αναφερθεί ορισμένο ποσό θερμότητας, που θα δαπανηθούν για το έργο της επιτροπής για εξωτερικούς φορείς ή να αυξήσετε την εσωτερική ενέργειά του. Η μαθηματική έκφραση είναι: dQ = dU + dA.

Συν ή πλην;

Απολύτως όλες οι αξίες που αποτελούν μέρος της μαθηματικής ηχογράφηση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής μπορεί να γραφτεί ως το «συν» και με το σύμβολο «μείον». Η επιλογή της μεθόδου θα πρέπει να υπαγορεύεται από τις συνθήκες. Ας υποθέσουμε ότι το σύστημα λαμβάνει ένα ορισμένο ποσό της θερμότητας. Σε αυτή την περίπτωση, το σώμα της θερμότητας. Κατά συνέπεια, υπάρχει μια επέκταση του φυσικού αερίου και, κατά συνέπεια, η εργασία γίνεται. Ως αποτέλεσμα, η τιμή θα είναι θετική. Εάν το ποσό της θερμότητας που λαμβάνονται μακριά, το αέριο ψύχεται, η εργασία γίνεται σε αυτό. Οι τιμές θα αντίστροφες τιμές.

Μια εναλλακτική διατύπωση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια μηχανή παρτίδα. Είναι εργαζόμενο ρευστό (ή το σύστημα), εκτελέστε μια κυκλική διαδικασία. Αυτό ονομάζεται κύκλος. Ως αποτέλεσμα, το σύστημα θα επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση. Θα ήταν λογικό να υποθέσουμε ότι στην περίπτωση αυτή η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια είναι ίση με το μηδέν. Αποδεικνύεται ότι το ποσό της θερμότητας θα είναι ίση με την τέλεια δουλειά. Οι διατάξεις αυτές επιτρέπουν να διατυπώσει ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ήδη διαφορετική.

Από αυτό μπορούμε να καταλάβουμε ότι στη φύση δεν μπορεί να είναι μια αέναη κίνηση μηχανής του πρώτου είδους. Δηλαδή, μια συσκευή που εκτελεί το έργο σε ένα μεγαλύτερο ποσό σε σχέση με την ενέργεια που λαμβάνει από το εξωτερικό. Στην περίπτωση αυτή, η δράση θα πρέπει να γίνεται περιοδικά.

Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής για izoprotsessov

Σκεφτείτε, για να ξεκινήσει διαδικασία ισόχωρης. Σύμφωνα με τον ίδιο, ο όγκος παραμένει σταθερός. Έτσι, η μεταβολή του όγκου θα είναι μηδέν. Κατά συνέπεια, το έργο θα είναι επίσης μηδενική. Αφαιρούμε αυτό το στοιχείο από το πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, και τότε να αποκτήσει τον τύπο dQ = dU. Ως εκ τούτου, για διαδικασία ισόχωρης όλη τη θερμότητα τεθεί σε ένα σύστημα, πηγαίνει για την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του αερίου, ή μίγματα αυτών.

Τώρα ας μιλήσουμε για μια ισοβαρή διαδικασία. Παραμένει σταθερή πίεση εντός αυτού. Στην περίπτωση αυτή, η εσωτερική ενέργεια θα αλλάξει παράλληλα το έργο της επιτροπής. Εδώ είναι ο αρχικός τύπος: dQ = dU + PDV. Μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την παροχή εργασίας. Θα είναι ίση με την Ουρ έκφρασης (Τ ₂ -Τ _1). Με την ευκαιρία, αυτή είναι η φυσική σημασία της παγκόσμια σταθερά των αερίων. Με την παρουσία ενός mole αερίου και τη διαφορά θερμοκρασίας, ένα συστατικό Kelvin, η παγκόσμια σταθερά των αερίων είναι ίση με το έργο κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας ισοβαρικές.