Termodinamika un siltuma padeve. Siltuma pārneses un aprēķināšanas metodes. Siltuma padeve ir ...

Šodien mēs centīsimies atrast atbildi uz jautājumu"Siltuma pārnese ir ...?". Šajā rakstā mēs apsvērsim, kāds process ir, kāds tas pastāv dabā, kā arī uzzināt, kāda ir sakarība starp siltuma pārnesi un termodinamiku.

Definīcija

Siltuma padeve ir fizisks process, būtībakas sastāv no siltumenerģijas nodošanas. Apmaiņa notiek starp divām struktūrām vai to sistēmu. Obligāts nosacījums būs siltuma pārvade no vairāk sildāmām ķermeņiem uz mazāk siltām.

Procesa funkcijas

Siltuma padeve - šī ir sava veida parādība,kas var notikt tiešā kontaktā, un klātbūtnē starpsienas. Pirmajā gadījumā viss ir skaidrs, otrajā gadījumā iestādes, materiālus un plašsaziņas līdzekļus var izmantot kā šķēršļus. Siltuma padeve notiek gadījumos, kad sistēma, kas sastāv no divām vai vairākām ķermeņiem, nav siltuma līdzsvara stāvoklī. Tas ir viens no objektiem ir augstāka vai zemāka temperatūra nekā otru. Tad notiek siltumenerģijas nodošana. Ir loģiski pieņemt, ka tas beigsies, kad sistēma nonāks terodinamiskajā stāvoklī vai siltuma līdzsvarā. Process ir spontāns, jo mēs varam pateikt otro termodinamikas likumu.

Veidi

Siltuma padeve ir process, kas var būtsadalīti trīs veidos. Viņiem būs pamata būtība, jo tajās ir iespējams nošķirt reālās apakškategorijas, kurām ir savas raksturīgās pazīmes līdz ar vispārējiem likumiem. Līdz šim ir bieži nošķirti trīs siltuma pārneses veidi. Tas ir siltumvadītspēja, konvekcija un starojums. Sāksim ar pirmo, varbūt.

Siltuma padeves veidi. Siltumvadītspēja.

Tas ir viens vai otrs īpašumsmateriāls ķermenis, kas pārvadā enerģiju. Šajā gadījumā tas tiek pārvietots no vairāk sildītās daļas uz vēsāku. Šī fenomena pamatā ir molekulu haotiskās kustības princips. Šis ir tā sauktā Brauina kustība. Jo augstāka ir ķermeņa temperatūra, jo aktīvāk molekulas pārvietojas tajā, jo tām ir lielāka kinētiskā enerģija. Siltumvadītspējas procesā piedalās elektroni, molekulas un atomi. To veic ķermeņos, kuru dažādās daļās ir nevienāda temperatūra.

Ja viela spēj veikt siltumu, mēs varamrunāt par kvantitatīvo pazīmju pieejamību. Šajā gadījumā to lomu spēlē siltumvadītspējas koeficients. Šis raksturlielums parāda, cik daudz siltuma būs caur garuma un platības vienību uz laika vienību. Šajā gadījumā ķermeņa temperatūra mainīsies tieši par 1 K.

Iepriekš tika uzskatīts, ka siltuma apmaiņa dažādosķermeņi (ieskaitot slēgto struktūru siltuma pārnesi) ir saistīts ar to, ka no vienas ķermeņa daļas uz otru plūst tā sauktais siltums. Tomēr neviens nekad nav atradis savas patiesās eksistences pazīmes, un kad molekulārās kinētiskās teorijas attīstījās līdz zināmam līmenim, visi aizmirsa domāt par siltumu, jo hipotēze izrādījās nepamatota.

Konvekcija. Ūdens siltuma padeve

Saskaņā ar šo siltumapmaiņas metodinozīmē pārcelšanu ar iekšējām plūsmām. Iedomāsim tējkannu ar ūdeni. Kā jūs zināt, vairāk siltā gaisa plūsmas pieaug uz augšu. Un aukstums, smagāks, nokrīt. Tātad, kāpēc ūdens būtu atšķirīgs? Tas ir absolūti vienāds ar viņu. Un tagad šī cikla procesā visi ūdens slāņi neatkarīgi no tā, cik daudz tie sasilst pirms siltuma līdzsvara stāvokļa iestāšanās. Noteiktos apstākļos, protams.

Radiācija

Šī metode principā irelektromagnētiskais starojums. Tas ir saistīts ar iekšējo enerģiju. Mēs neieviesīsim siltuma starojuma teoriju, mēs vienkārši atzīmējam, ka šeit iemesls ir lādētu daļiņu, atomu un molekulu izvietojums.

Vienkāršas siltuma caurlaidības problēmas

Tagad parunāsim par to, kā tas praktiski izskatāssiltuma pārneses aprēķins. Atrisināsim vienkāršu uzdevumu, kas saistīts ar siltuma daudzumu. Pieņemsim, ka mums ir ūdens masa, kas vienāda ar pusi kilogramu. Sākotnējā ūdens temperatūra ir 0 grādi pēc Celsija, beigu temperatūra ir 100. Atradīsim siltuma daudzumu, ko mēs pavadījām, lai sildītu šo vielas masu.

Tam nepieciešama formula Q = cm (t₂-t₁), kur Q ir siltuma daudzums, c ir specifiskais ūdens siltums, m ir vielas masa, t₁ - sākotnējais, t₂ Vai pēdējā temperatūra. Ūdens vērtība c ir tabula. Specifiskais siltums būs 4200 J / kg * C. Tagad aizvietojiet šīs vērtības formulā. Pieņemsim, ka siltuma daudzums būs 210000 J vai 210 kJ.

Pirmais termodinamikas likums

Termodinamika un siltuma padeve ir savstarpēji saistītasdaži likumi. Tie ir balstīti uz zināšanām, ka sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas var tikt sasniegtas divējādi. Pirmais ir mehānisko darbu veikšana. Otrais ir ziņojums par noteiktu siltuma daudzumu. Starp citu, šis princips ir balstīts uz pirmo termodinamikas likumu. Šeit ir formulējums: ja sistēma ir informēta par noteiktu siltuma daudzumu, tā tiks tērēta, strādājot pie ārējām virsmām vai palielinot iekšējo enerģiju. Matemātiskā apzīmējums: dQ = dU + dA.

Plusi vai mīnusi

Absolūti visi daudzumi, kas nonākTermodinamikas pirmā likuma matemātisko ierakstu var uzrakstīt ar pluszīmes vai mīnusa zīmi. Un viņu izvēli diktē procesa apstākļi. Pieņemsim, ka sistēma saņem noteiktu siltumu. Šajā gadījumā tās ķermeņi ir apsildāmi. Līdz ar to notiek gāzes paplašināšanās, kas nozīmē, ka tiek darīts darbs. Tā rezultātā vērtības būs pozitīvas. Ja siltuma daudzums tiek noņemts, gāze atdziest, tiek veikts darbs virs tā. Vērtības ņems pretējās vērtības.

Termodinamikas pirmā likuma alternatīva formulēšana

Pieņemsim, ka mums ir periodiskiaktīvs dzinējs. Tajā darba struktūra (vai sistēma) veic apļveida procesu. To parasti sauc par ciklu. Rezultātā sistēma atgriezīsies sākotnējā stāvoklī. Būtu loģiski pieņemt, ka šajā gadījumā iekšējās enerģijas izmaiņas būs nulle. Izrādās, ka siltuma daudzums būs vienāds ar perfektu darbu. Šie noteikumi ļauj formulēt pirmo termodinamikas likumu citā veidā.

No tā mēs varam saprast, ko dabā nevarPastāv pastāvīga kustības mašīna no pirmā veida. Tas ir, ierīce, kas strādā vairāk, salīdzinot ar enerģiju, kas saņemta no ārpuses. Šajā gadījumā pasākumi jāveic periodiski.

Pirmais likums par izoprozes termodinamiku

Vispirms vispirms apsveriet izohoriskos procesus. Ar to tilpums paliek nemainīgs. Tātad, skaļuma izmaiņas būs nulle. Līdz ar to arī darbs būs nulle. Mēs pamanām šo terminu no pirmā termodinamikas likuma, pēc tam iegūstam formulu dQ = dU. Tādējādi izohora procesā viss siltums, kas tiek piegādāts sistēmai, palielina gāzes vai maisījuma iekšējo enerģiju.

Tagad parunāsim par izobārsko procesu. Pastāvīgā vērtība tajā joprojām ir spiediens. Šajā gadījumā iekšējā enerģija mainās paralēli darbam. Šeit ir oriģinālā formula: dQ = dU + pdV. Mēs varam viegli aprēķināt paveikto darbu. Tas būs vienāds ar izteiksmi uR (T₂-T₁) Starp citu, tā ir universālās gāzes konstanta fiziskā nozīme. Viena mola gāzes klātbūtne un temperatūras starpība vienam Kelvinam, universālā gāzes konstante būs vienāda ar darbu, kas veikts izobāriskā procesā.