Termodinamiku i toplote. Metode za prijenos topline i proračuna. Prijenos topline - to je ...

Danas ćemo pokušati pronaći odgovor na pitanje "Heat - to ..?". U ovom članku, mi smatramo da je proces, koji svoje vrste postoje u prirodi, a znamo kakav je odnos između prijenos topline i termodinamike.

definicija

Heat Transfer - fizički proces, čija je suština da se prenese toplotne energije. Razmjena se odvija između dva tijela, ili njihov sistem. Tako je preduvjet za prijenos topline će biti od žestoke tijela manje grijani.

proces Značajke

prijenos topline - to je vrsta fenomena koji se mogu javiti direktnim kontaktom, a uz prisustvo pregradni zid. U prvom slučaju, sve jasno, ali u drugom tijelu koje će se koristiti kao barijera materijala, zaštita životne sredine. prijenos topline će se dogoditi u slučajevima kada je sistem koji se sastoji od dva ili više organa, nije u stanju termalne ravnoteže. To jest, jedan od objekata ima višu ili nižu temperaturu od drugih. Evo onda prenosi termoelektrane. Logično je pretpostaviti da će biti završen kada sistem dođe u stanje termodinamički ili termalne ravnoteže. Proces se javlja spontano, kao što možemo reći je drugi zakon termodinamike.

vrste

Prijenos topline - što je proces koji se može podijeliti u tri metode. Oni će imati osnovnu prirodu, jer u njima postoji realna sub sa svoje karakteristike u rangu s općim zakonima. Danas je podijeljena u tri vrste prijenosa topline. Ovo kondukcijom, konvekcijom i zračenjem. Počnimo sa prvim, možda.

Metode za prijenos topline. Toplotne provodljivosti.

Tako je vlasništvo materijalno telo da bi transfer energije. Tako da se prenosi iz toplije dijelove istog koji je hladniji. Osnova ovog fenomena je princip haotično kretanje molekula. Ovaj takozvani Brownovog gibanja. Što je veća temperatura tijela, više se kreće u molekulu, jer imaju veću kinetičku energiju. Proces uključuje termalna provodljivost elektrona, molekula, atoma. To se obavlja u tijelima, od kojih različitim dijelovima imaju nejednak temperaturu.

Ako je supstanca je u stanju da provodi toplotu, ne možemo govoriti o kvantitativnim karakteristikama. U ovom slučaju, to igra ulogu toplinske vodljivosti. Ova karakteristika pokazuje koliko topline prolazi kroz pojedinačnih parametara dužine i površine po jedinici vremena. U ovom slučaju, tjelesna temperatura će se promijeniti točno 1 K.

Ranije se smatralo da je razmena toplote u različitim tijelima (uključujući prenos toplote okvirnih konstrukcija) s obzirom na činjenicu da su iz jednog dijela tijela na drugi takozvani kalorija tokove. Međutim, znaci svoje stvarno postojanje, niko nije pronađena, a kada je molekularno-kinetička teorija je razvio do određenog nivoa, sve o kalorija i zaboravio da misli, jer je hipoteza je neodrživa.

Konvekcija. Prijenos topline voda

Na ovaj način razmjene toplinske energije shvatiti prijenos s unutrašnjim navojem. Zamislimo čajnik vode. Kao što je poznato, grijani zrak struji prema gore uspon. A hladno, teže padaju prema dolje. Pa zašto sva voda treba da bude drugačije? Ona je potpuno isti. I u toku ovog ciklusa, sve slojeve vode, bez obzira na to koliko oni mogu biti, će se zagrijati pred državnim toplinske ravnoteže. Pod određenim uslovima, naravno.

zračenje

Ova metoda je princip elektromagnetskog zračenja. To je zbog unutrašnje energije. Snažno ulazimo u teoriju topline zračenja ne počne, jednostavno imajte na umu da je razlog ovdje je uređaj nabijenih čestica, atoma i molekula.

Jednostavne zadatke na toplotnu provodljivost

Sada ćemo govoriti o tome kako u praksi izgleda kao proračuna za prijenos topline. Hajde da riješiti jednostavan problem u vezi sa količinom topline. Pretpostavimo da imamo masu vode jednaka pola kilograma. Polazna temperatura vode - 0 stupnjeva Celzijusa, konačna - 100. Smatramo količine toplote proveo kontakt mase za grijanje supstancu.

Da biste to učinili moramo formulu Q = cm (t ₂ -t _1), gdje je Q - količina toplote, c - specifična toplota vode, m - masa materijala, t ₁ - početni, t ₂ - konačna temperatura. podzemnih voda je vrijednost c karaktera. Specifični toplotni kapacitet iznosi 4200 J / kg * C. Sada smo zamijeniti ove vrijednosti u formulu. Nalazimo da je iznos od topline jednak 210000 J, ili 210 kJ.

Prvi zakon termodinamike

Termodinamiku i prijenos topline su povezani određenih zakona. U njihovoj osnovi - znanja da je promjena unutrašnje energije u sistemu može postići dva načina. Porijekla - mehanička bodovanje rada. Drugi - poruku određenu količinu topline. Na osnovu ovog principa, usput, prvi zakon termodinamike. Ovo je tekst: Ako je sistem prijavljen određenu količinu topline, to će biti utrošeno na rad komisije o vanjskim tijelima ili da povećate svoje unutrašnje energije. Matematički izraz: dQ = dU + da.

Plus ili minus?

Apsolutno sve vrijednosti koje su dio matematičke snimanje prvog zakona termodinamike se može pisati kao sa "plus" i sa "minus" znak. Izbor proces će biti diktira uvjete. Pretpostavimo da sistem prima određenu količinu topline. U ovom slučaju, tijelo u njenu vrelinu. Shodno tome, postoji ekspanzija plina, a time i posao je završen. Kao rezultat toga, vrijednost će biti pozitivan. Ako je količina toplote oduzeto, plin se hladi, se radi na tome. Vrijednosti će inverzna vrijednosti.

Alternativni formulacija prvi zakon termodinamike

Pretpostavimo da imamo serije motora. To radnog fluida (ili sistem), obavljaju ciklički proces. To se zove ciklus. Kao rezultat toga, sistem će se vratiti u prvobitno stanje. Bilo bi logično pretpostaviti da je u ovom slučaju promjena unutrašnje energije jednaka nuli. Ispostavilo se da je iznos od topline će biti jednak savršen posao. Ove odredbe omogućavaju da se formuliše prvi zakon termodinamike je već drugačije.

Iz ovoga možemo shvatiti da u prirodi ne može biti perpetuum mobile prve vrste. To je, uređaj koji izvodi radove u većem iznosu u odnosu na energiju dobio izvana. U ovom slučaju, akcija treba obaviti povremeno.

Prvi zakon termodinamike za izoprotsessov

Uzmite u obzir, da počne isochoric proces. Pod njim volumen ostaje konstantan. Dakle, obim promjena će biti nula. Shodno tome, rad će biti nula. Mi smo uklonili ove komponente iz prvog zakona termodinamike, a zatim dobiti formulu dQ = dU. Dakle, za isochoric proces svu toplotu stavio u sistem, ide na povećanje unutrašnje energije plina, ili njihove smjese.

Sada ćemo govoriti o izobarsko proces. Ostaje konstantan pritisak u njemu. U ovom slučaju, unutrašnje energije će se promijeniti u paralelni rad u komisijama. Ovdje je originalna formula: dQ = dU + PDV. Možemo lako izračunati obavljaju posao. To će biti jednak izraz uR (T ₂ -T _1). Usput, ovo je fizički značenje univerzalnog plinska konstanta. U prisustvu jednog mola gasa i temperaturna razlika, jedna komponenta Kelvin, univerzalna plinska konstanta jednaka je rad tokom izobarsko procesa.