La termodinamiko kaj varmo transporto. Metodoj de transporto de varmego kaj kalkulo. Varmo transigo - estas ...

Hodiaŭ ni provos trovi respondon al la demando "Varmeco - tio ..?". En ĉi tiu artikolo ni konsideras ke estas procezo, kiu lia specio ekzistas en la naturo, kaj scii kio estas la rilato inter la varmego transigo kaj termodinamiko.

difinon

Heat Transfer - fizika procezo, la esenco de kiu estas kopii varmo energio. Interŝanĝo okazas inter ambaŭ korpoj, aŭ ilia sistemo. Tiel antaŭkondiĉo varmego transigo estos de hejtita korpojn al malpli kolera.

procezo Trajtoj

Varmo transigo - tio estas la speco de fenomeno kiu povas okazi per rekta kontakto, kaj en la ĉeesto de dividante muroj. En la unua kazo, ĉiu klara, sed en la dua korpo por esti uzita kiel baroj materialoj, medio. Varmo transigo produktos en kazoj kie la sistemo konsistanta el du aŭ pli da korpoj, ne estas en stato de termika ekvilibro. Tio estas, unu el la objektoj havas pli altan aŭ pli malaltan temperaturon ol la alia. Jen tiam transdonas la termika potenco. Estas logike supozi ke ĝi estos kompletigita kiam la sistemo venas al stato de termodinamika aŭ termika ekvilibro. La procezo okazas spontanee, kiel ni povos diri al la dua leĝo de termodinamiko.

tipoj

Varmo transigo - procezo kiu povas esti dividita en tri metodoj. Ili havos bazan naturon, ĉar en ili estas vera sub kun liaj propraj karakterizaĵoj al la paro kun ĝeneralaj leĝoj. Hodiaŭ estas dividita en tri specoj de transporto de varmego. Ĉi alkonduko, konvekcio kaj radiado. Komencu kun la unua, eble.

Metodoj de transporto de varmego. Conductividad termika.

Do estas la propraĵo de materia korpo por fari la transporto de energio. Tiel estas transportitaj el la pli varmaj partoj de la sama, kiu estas pli malvarma. La bazo de ĉi tiu fenomeno estas la principo de kaosa moviĝo de molekuloj. Tiu tiel nomata Moviĝo de Brown. La pli granda la temperaturo de la korpo, des pli ĝi moviĝas en la molekulo, ĉar ili havas pli grandan energion kinetiko. La procezo engaĝas termikaj alkonduko elektronoj, molekuloj, atomoj. Ĝi efektivigas en la korpoj, malsamaj partoj de kiuj havas neegalaj temperaturo.

Se la substanco povas konduki varmon, ni povas paroli pri kvanta karakteriza. En ĉi tiu kazo, ĝi ludas la rolon de la conductividad termika. Ĉi tiu trajto indikas kiom varmo pasas tra la individuaj parametroj de longeco kaj areo por unua tempo. En ĉi tiu kazo, la korpo temperaturo ŝanĝos de ekzakte 1 K.

Ĝi antaŭe kredis ke la interŝanĝo de varmego en malsamaj korpoj (inkluzive varmego dissendo kadro strukturoj) pro la fakto ke de unu korpo parton al alia tiel nomata calórico fluojn. Tamen, signoj de lia reala ekzisto, neniu trovis, kaj kiam la molekula-kineta teorio evoluigis ĝis certa nivelo, pri la calórico kaj forgesis pensi, ĉar la hipotezo estis insostenible.

Konvekcio. La varmego transigo akvo

Per tiu maniero la varmego energio interŝanĝo komprenis transigo kun interna fadenoj. Ni imagu kaldrono de akvo. Kiel estas konata, hejtita aero fluas supren grimpado. Malvarma, pli peza falas suben. Kial ĉiuj akvo devus esti alie? Ŝi estas ĝuste la sama. En la kurso de ĉi tiu ciklo, ĉiuj tavoloj de akvo, ne gravas kiom da ili estas, estos hejti antaŭ la stato de termika ekvilibro. Sub iuj kondiĉoj, kompreneble.

radiado

Tiu metodo estas la principo de elektromagneta radiado. Estas pro la interna energio. Forte iri en la teorion de varmego radiado komenci, simple noti, ke la kialo tie estas la aparato de eroj ŝarĝitaj, atomoj kaj molekuloj.

Simpla taskojn sur termika konduktiveco

Nun ni parolu pri kiel, praktike aspektas varmego transigo kalkuloj. Ni solvi simplan problemon rilate al la kvanto de varmego. Ni supozu, ke ni havas mason de akvo egala al duona kilogramo. La komencante akvotemperaturo - 0 gradoj Celsius, fina - 100. Ni trovas varmego kvanto pasigis kontakton maso por hejti la substanco.

Por fari tion ni bezonas la formulo Q = cm (t ₂ -t _1), kie Q - kvanto de varmo, c - la specifa varmo de akvo, m - maso de materialo, t ₁ - unua, t ₂ - fina temperaturo. Akvo tablo estas la valoro de c karaktero. Specifa varmo kapablo egalas 4200 J / kg * C. Nun ni anstataŭigi tiujn valorojn en la formulo. Ni trovas, ke la kvanto de varmego egalas 210000 J, aŭ 210 kJ.

La unua leĝo de termodinamiko

La termodinamiko kaj varmo transporto estas ligitaj per certaj leĝoj. En sia bazo - la scio, ke la ŝanĝo en interna energio de la sistemo povas esti atingita de du metodoj. Origino - mekanikaj poentado operacio. La dua - mesaĝon certa kvanto de varmego. Bazita sur ĉi tiu principo, cetere, la unua leĝo de termodinamiko. Jen la vortigo: Se la sistemo estis raportita certa kvanto de varmego, ĝi estos elspezita por la komisiono laboro pri eksteraj korpoj aŭ pliigo ĝia interna energio. La matematika esprimo estas: DQ = Du + DA.

Plus aŭ minus?

Absolute ĉiuj valoroj kiuj estas parto de la matematika registradon de la unua leĝo de termodinamiko povas esti skribita kiel la "pli" kaj kun "minus" signo. La elekto de procezo estos diktita de la kondiĉoj. Ni supozu, ke la sistemo ricevas iom da varmeco. En ĉi tiu kazo, la korpo en sia varmeco. Sekve, estas gaso vastiĝo kaj, konsekvence, laboro estas farita. Rezulte, la valoro estos pozitiva. Se la kvanto de varmego forprenita, la gaso estas malvarmigita, laboro estas farita sur ĝi. La valoroj estos inversa valorojn.

Alternativa formuliĝo de la unua leĝo de termodinamiko

Supozu ke ni havas aron motoro. Ĝi funkcias fluida (aŭ la sistemo), plenumi cikla procezo. Ĝi estas nomita ciklo. Rezulte, la sistemo revenos al ĝia origina stato. Estus logike supozi, ke en tiu kazo la ŝanĝo en interna energio egalas al nulo. Montriĝas, ke la kvanto de varmego estos egala al la perfektan laboron. Tiuj provizaĵoj ebligi formuli la unua leĝo de termodinamiko estas jam malsamaj.

De ĉi tiu ni povas kompreni, ke en la naturo ne povas esti eterna moviĝo maŝino de la unua speco. Ĉi tio estas, mekanismo kiu plenumas verkon en pli granda kvanto kompare al la energio ricevita de ekstere. En ĉi tiu kazo, agado devus esti realigita periode.

La unua leĝo de termodinamiko por izoprotsessov

Konsideru, komenci isochoric procezo. Sub li la volumon restas konstanta. Do, la volumo ŝanĝo estos nulo. Sekve, la laboro ankaŭ estos nulo. Ni forigu tiun komponanto de la unua leĝo de termodinamiko, kaj tiam akiri la formulon DQ = DU. Tial, por isochoric procezo ĉiuj varmego metis en sistemo, daŭre kreskas la interna energio de la gaso, aŭ miksaĵoj de tio.

Nun ni parolu pri isobaric procezo. Restas konstanta premo sur ĝi. En ĉi tiu kazo, la interna energio ŝanĝos paralele komisiono laboro. Ĉi tie estas la originala formulo: DQ = Du + PDV. Ni povas facile kalkuli plenumi laboron. Estos egala al la esprimo _uR_ (T ₂ -T _1). Parenteze, ĉi tiu estas la fizika signifo de la universala gasa konstanto. En la ĉeesto de unu molo da gaso kaj la temperaturo diferenco, unu komponanto Kelvin, la universala gasa konstanto estas egala al la laboro farita dum isobaric procezo.