Termodinamike in prenosa toplote. Načini prenosa toplote in izračun. Prenos toplote - to je ...

Danes bomo poskušali najti odgovor na vprašanje "Heat - to ..?". V tem članku menimo, da je proces, ki obstajajo njegove vrste v naravi, in vem, kakšen je odnos med prenosom toplote in termodinamike.

opredelitev

Prenos toplote - fizični proces, katerega bistvo je, da prenese toplotno energijo. Izmenjava poteka med dvema telesoma, ali njihov sistem. Tako bo pogoj za prenos toplote se z ogrevanim organov k manj segreva.

proces Lastnosti

Prenos toplote - to je vrsta fenomena, ki se lahko pojavijo z neposrednim stikom, in v prisotnosti predelnih sten. V prvem primeru je vse jasno, ampak v drugo telo, ki se uporablja kot ovire materialov, okolju. Prenos toplote se bo zgodilo v primeru, ko je sistem, sestavljen iz dveh ali več organov, je ni v stanju toplotnem ravnovesju. To pomeni, da je eden od ciljev ima višjo ali nižjo temperaturo kot druga. Tu nato prenese toplotno moč. Logično je pričakovati, da se bo dokončan, ko gre sistem v stanje termodinamično ali termičnem ravnovesju. Proces se pojavi spontano, kot smo lahko povem, da drugi zakon termodinamike.

vrste

Prenos toplote - proces, ki ga lahko razdelimo na tri metode. Ti bodo imeli osnovno naravo, saj v njih pa je pravi sub s svojimi značilnostmi na par s splošnimi zakoni. Danes je razdeljen na tri vrste prenosa toplote. Ta prevod, konvekcija in sevanje. Začnimo s prvim, morda.

Metode prenosa toplote. Toplotna prevodnost.

Tako je v lasti materialno telo, da bi prenos energije. Tako se prenese iz vročih delov enaka ki je hladnejši. Osnova za ta pojav je načelo kaotičnega gibanja molekul. Ta tako imenovani Brownovo gibanje. Čim večja je temperatura telesa, bolj se giblje v molekuli, ker imajo večjo kinetično energijo. Proces termične prevodnosti elektrone molekule, atomi. To se izvaja v organih, različnih delov, ki imajo neenake temperaturo.

Če je snov lahko toplota, lahko govorimo o kvantitativni značilnost. V tem primeru igra vlogo toplotne prevodnosti. Ta lastnost pomeni, koliko toplote skozi posamezne parametre dolžine in površine na časovno enoto. V tem primeru, se bo telesna temperatura spremeni za natanko 1 K.

Prej je veljalo prepričanje, da je za izmenjavo toplote v različnih organih (vključno s toplotno prenosnega okvirja konstrukcij) zaradi dejstva, da iz enega dela telesa na drugega tako imenovane kalorij tokov. Vendar znaki njegovega dejanskega obstoja, nihče ni našel, in ko je molekularno-kinetična teorija razvita na določeni ravni, vse o kalorij in pozabil, da razmišljajo, ker je bila hipoteza ne vzdrži.

Konvekcijska. prenos toplote voda

S tem načinom izmenjavo toplotne energije razume prenos z notranjim navojem. Predstavljajmo si grelnik vode. Kot je znano, ogrevan zrak teče navzgor vzpenjanja. Hladen, težji padejo navzdol. Torej, zakaj toliko vode bi moralo biti drugače? Ona je popolnoma enaka. In v okviru tega cikla, vse plasti vode, ne glede na to, koliko so lahko, se segreje pred stanju toplotnem ravnovesju. Pod določenimi pogoji, seveda.

sevanje

Ta metoda je načelo elektromagnetnega sevanja. To je posledica notranje energije. Odločno iti v teoriji toplotnega sevanja ne začne, le opozoriti, da je razlog tu naprava nabitih delcev, atomov in molekul.

Preproste naloge o toplotni prevodnosti

Zdaj govoriti o tem, kako v praksi izgleda izračuni prenosa toplote. Naj rešiti preprost problem v zvezi s količino toplote. Vzemimo, da imamo maso vode, ki je enaka kot pol kilograma. Temperatura se začnejo voda - 0 stopinj Celzija, končno - 100. Ugotavljamo toplote količina porabljenih kontaktne mase za segrevanje snovi.

Za to potrebujemo formulo q = cm _(T2 -t _1), kjer je Q - količina toplote, c - specifično toploto vode, m - masa materiala, t ₁ - začetno, _T2 - končni temperaturi. miza Voda je vrednost c značaja. Specifična toplotna kapaciteta enaka 4200 J / kg * C. Zdaj smo nadomestili te vrednosti v formuli. Ugotavljamo, da je količina toplote enaka 210000 J ali 210 kJ.

Prvi zakon termodinamike

Termodinamiko in prenos toplote so povezani z nekaterimi zakoni. V svoji osnovi - znanje, da je sprememba notranje energije v sistemu mogoče doseči na dva načina. Izvor - mehansko delovanje sedaj. Drugo - sporočilo določena količina toplote. Na podlagi tega načela, mimogrede, prvi zakon termodinamike. Tukaj je besedilo: Če je bil sistem poročali določeno količino toplote, bo porabljen za delo komisije o zunanjih organov ali prirastek svojo notranjo energijo. Matematični izraz je: dQ = dU + Da.

Plus ali minus?

Absolutno vse vrednote, ki so del matematične snemanje prvega zakona termodinamike lahko zapišemo kot s "plus" in z "minus" znak. Izbira procesa bodo narekovale pogoji. Vzemimo, da je sistem prejme določeno količino toplote. V tem primeru je telo v svoji toplote. Zato, da je širitev plin in posledično je delo opravljeno. Kot rezultat, bo vrednost pozitivna. Če je količina toplote odvzame, se ohladi plin, je delo na njem. Vrednosti bodo inverzno vrednosti.

Alternativna formulacija prvi zakon termodinamike

Denimo, da imamo motor serije. To delovna tekočina (ali sistem), izvesti ciklični proces. To se imenuje cikel. Kot rezultat, bo sistem vrne v prvotno stanje. To bi bilo logično sklepati, da je v tem primeru je sprememba notranje energije enaka nič. Izkazalo se je, da bo količina toplote enaka odlično delo. Te določbe bi bilo mogoče oblikovati prvi zakon termodinamike je že drugačna.

Iz tega lahko razumemo, da v naravi ne more biti trajna gibanja stroj prve vrste. To pomeni, da naprava, ki opravlja delo v večji količini v primerjavi z energijo, prejetih od zunaj. V tem primeru bi se bilo treba opraviti redno.

Prvi zakon termodinamike za izoprotsessov

Razmislite, da začnete izohorna sprememba. Pod njim se je obseg ostaja nespremenjena. Torej, bo sprememba prostornina nič. Zato bo delo tudi nič. Mi odstraniti to komponento iz prvega zakona termodinamike, nato pa dobimo s formulo dQ = du. Zato za izohorna sprememba toliko toplote čaka v sistem, se nadaljuje povečevanje notranjo energijo plina ali njihove zmesi.

Zdaj pa govorimo o izobarna sprememba. Konstanten tlak v njej. V tem primeru, se bo notranja energija spremeni v vzporednem delu komisije. Tu je prvotna formula: dQ = dU + PDV. Mi lahko enostavno izračunamo opravljanje dela. To bo enak izraz ur (T ₂ -T _1). Mimogrede, to je fizični pomen konstante univerzalne plina. V navzočnosti en mol plina in temperaturne razlike, eno komponento kelvinih, konstanta univerzalna plin je enako opravljeno delo med izobarična procesom.