Termodinamika ir šilumos perdavimo. Metodai šilumos perdavimo ir skaičiavimo. Šilumos perdavimas - tai ...

Šiandien mes pasistengsime rasti atsakymą į klausimą "Heat - kad ..?". Šiame straipsnyje mes manome, kad yra procesas, kuris egzistuoja jos rūšys, pobūdžio, ir žinau, kas yra tarp šilumos perdavimo ir termodinamikos santykiai.

apibrėžimas

Šilumos perdavimas - fizinis procesas, kurio esmė yra perkelti šilumos energiją. Mainai vyksta tarp dviejų įstaigų arba jų sistema. Taigi būtina šilumos perdavimo bus iki šildomas įstaigas mažiau šildomas.

Procesų Įranga

Šilumos perdavimas - tai reiškinys, kuris gali atsirasti tiesioginio kontakto natūra, o nuo pertvaros akivaizdoje. Pirmuoju atveju, viskas aišku, bet antroje kūno turi būti naudojamas kaip kliūčių medžiagų, aplinkai. Šilumos perdavimas įvyks tais atvejais, kai sistema, sudaryta iš dviejų ar daugiau institucijų, negali šiluminės pusiausvyros būseną. Tai reiškia, kad vienas iš objektų turi didesnę ar mažesnę temperatūrą nei kitos. Čia tada perduoda šiluminę galią. Logiška manyti, kad jis bus baigtas, kai sistema ateina į Termodinaminės ar terminiu pusiausvyros būseną. Procesas vyksta spontaniškai, kaip mes galime pasakyti antrą termodinamikos dėsnis.

tipai

Šilumos perdavimas - tai procesas, kuris gali būti suskirstyti į tris metodus. Jie turės pagrindinę pobūdį, nes juose yra realus pietus su savo charakteristikomis susilygino su bendraisiais įstatymų. Šiandien yra padalintas į tris rūšių šilumos perdavimo. Tai laidumo, konvekcijos ir spinduliavimo. Pradėkime nuo pirmojo, galbūt.

Metodai šilumos perdavimo. Šiluminis laidumas.

Taigi yra iš materialaus kūno nuosavybė padaryti energijos perdavimą. Taigi jis yra perkeliamas iš karštesnių dalių tas pats, kad yra šalčiau. Šio reiškinio pagrindas yra chaotišką judėjimo molekulių principas. Šis vadinamasis Brauno judėjimas. Kuo didesnis kūno temperatūra, tuo labiau ji juda molekulės, nes jie turi didesnę kinetinę energiją. Procesas apima šilumos laidumo elektronų, molekules, atomus. Jis atliekamas įstaigų, įvairių dalių, iš kurių turi nevienodas temperatūrą.

Jei cheminė medžiaga gali atlikti šilumos, mes galime kalbėti apie kiekybinę charakteristiką. Šiuo atveju, ji vaidina, kad šilumos laidumas vaidmenį. Ši charakteristika rodo, kiek šilumos eina per atskirų parametrų ilgio ir ploto per laiko vienetą. Šiuo atveju, kūno temperatūra keisis pagal tiksliai 1 K.

Anksčiau buvo tikima, kad šilumos mainai įvairių organų (įskaitant šilumos perdavimo rėmo konstrukcijos) dėl to, kad iš vienos kūno dalies į kitą taip vadinamas kalorijų srautus. Tačiau požymiai jos egzistavimo, niekas rado, o kai molekulinės kinetinės teorijos sukūrė tam tikro lygio, viskas apie kalorijų ir pamiršo galvoti, nes hipotezė buvo nepagrįsta.

Konvekcija. Šilumos perdavimo vandens

Šiuo būdu šilumos energijos keitimo suprantama perdavimas su vidiniu sriegiu. Įsivaizduokime vandens virdulys. Kaip yra žinoma, šildomas oro srautų kildami į viršų. Šalto, sunkesni patenka į apačią. Taigi, kodėl visi vandens ji turėtų būti kitaip? Ji lygiai tokia pati. Ir šio ciklo metu, visi vandens sluoksniai, nesvarbu, kiek jie gali būti, įkaista iki šilumos pusiausvyros būseną. Esant tam tikroms sąlygoms, žinoma.

radiacija

Šis metodas yra elektromagnetinės spinduliuotės principu. Tai yra dėl to, vidaus energijos. Stipriai eiti į teorijos šilumos spinduliuotės nepradės, tiesiog atkreipti dėmesį, kad čia priežastis yra dalelės, atomų ir molekulių prietaisas.

Paprasta užduotis apie šilumos laidumo

Dabar pakalbėkime apie tai, kaip praktikoje atrodo šilumos perdavimo skaičiavimai. Leiskite išspręsti paprastą problemą, susijusią su šilumos kiekį. Tarkime, kad mes turime vandens lygi masė pusę kilogramo. Pradinė vandens temperatūra - 0 laipsnių Celsijaus, galutinis - 100. Mes randame šilumos kiekis praleido adresų masę šildyti medžiagą.

Tai padaryti turime formulės q = cm _(t2-t1), kur Q - šilumos kiekis, c - konkretaus šilumos vandens, m - masės medžiagos, t ₁ - pradinio, t ₂ - galutinio temperatūroje. Vandens lentelė C charakterio vertė. Specifinė šiluminė talpa yra lygi 4200 J / kg * C Dabar mes pakeisti šias reikšmes į formulę. Matome, kad šilumos kiekis yra lygus 210000 J arba 210 kJ.

Pirmasis termodinamikos dėsnis

Į termodinamika ir šilumos perdavimo sieja tam tikrų įstatymų. Be jų pagrindu - žinių, kad vidaus energijos pokytis sistemos gali būti pasiekta dviem būdais. Kilmė - mechaninė atsakomają operacija. Antrasis - pranešimas tam tikra šiluma. Remiantis šiuo principu, beje, pirmasis termodinamikos dėsnis. Čia yra formuluotė: Jei sistema buvo pranešta tam tikrą šilumos kiekį, ji bus išleista komisijos darbo išorės organams arba prieaugio savo vidaus energijos. Matematinė išraiška yra: dQ = dU + dA.

Plius minus?

Absoliučiai visos vertybės, kurios yra dalis matematinės įrašymo pirmojo termodinamikos dėsnis gali būti parašytas kaip su "plius" ir su "minuso" ženklu. Iš proceso pasirinkimas bus diktuoja sąlygas. Tarkime, kad sistema gauna tam tikrą kiekį šilumos. Šiuo atveju, jos šilumos kūnas. Todėl yra dujų plėtimosi, todėl darbas vyksta. Kaip rezultatas, vertė bus teigiamas. Jei šilumos kiekis paimti, dujų atšaldomas, darbas yra atliekamas ant jo. Vertės bus atvirkštinė vertes.

Alternatyva formulavimas pirmą termodinamikos dėsnis

Tarkime, kad mes turime partiją variklį. Ji darbinis skystis (arba sistema), vykdyti ciklinio procesą. Tai vadinama ciklas. Kaip rezultatas, sistema sugrįš į savo pirminę būseną. Būtų logiška manyti, kad šiuo atveju iš vidaus energijos pokytis yra lygus nuliui. Pasirodo, kad šilumos kiekis bus lygus puikus darbas. Šios nuostatos, kad būtų galima suformuluoti pirmasis termodinamikos dėsnis yra jau kitoks.

Iš to galime suprasti, kad gamtoje negali būti amžinas judėjimas mašina pirmos rūšies. Tai reiškia, kad įrenginys, kuris atlieka darbus ir didesnio dydžio, palyginti su gauta iš išorės energijos. Šiuo atveju, veiksmai turėtų būti periodiškai atliekama.

Pirmasis termodinamikos dėsnis, skirtų izoprotsessov

Apsvarstykite, pradėti izochorinis procesas. Pagal jį tūris išlieka pastovus. Taigi, tūrio pokytis bus lygus nuliui. Todėl, darbas taip pat bus nulis. Mes pašalinti šį komponentą iš pirmojo termodinamikos dėsnis, ir tada gauti formulę dQ = dU. Vadinasi, izochorinis procesas visi šilumos įdėti į sistemą, vyksta didėja energijos vidaus dujų, arba jų mišiniai.

Dabar pakalbėkime apie izobarinės procesą. Išlieka pastovus slėgis jame. Šiuo atveju energijos vidaus keisis paraleliai komisijos darbo. Čia yra originalus formulė: dQ = dU + PDV. Mes galime lengvai apskaičiuoti atlikti darbą. Ji bus lygus ekspresijos ur (T ₂ -T _1). Beje, tai yra fizinė prasmė universaliosios dujų konstantos. Per vieną moliui dujų ir temperatūrų skirtumo, vieno komponento Kelvino buvimą, universalus dujų konstanta yra lygi atliktą yra izobarės proceso metu darbo.