Den termodynamikk og varmeoverføring. Metoder for varmeoverføring og beregning. Varmeoverføring - det er ...

I dag vil vi prøve å finne et svar på spørsmålet "Heat - det ..?". I denne artikkelen ser vi på som en prosess, som sine arter finnes i naturen, og vet hva som er forholdet mellom varmetransport og termodynamikk.

definisjon

Heat Transfer - en fysisk prosess, hvor essensen er å overføre varmeenergi. Veksling sted mellom de to legemer, eller deres system. Således forutsetning varmeoverføring vil være ved et oppvarmet organer til en mindre oppvarmet.

prosess funksjoner

Varmeoverføring - dette er den type fenomen som kan forekomme ved direkte kontakt, og i nærvær av skillevegger. I det første tilfellet, alle klare, men i det andre legemet for å bli brukt som barrierer materialer, miljø. Varmeoverføring vil finne sted i tilfeller hvor systemet består av to eller flere legemer, ikke er i en tilstand av termisk likevekt. Det vil si, har en av gjenstandene en høyere eller lavere temperatur enn den andre. Her deretter overfører termisk kraft. Det er logisk å anta at det vil bli fullført når systemet går inn i en tilstand av termodynamisk eller termisk likevekt. Prosessen skjer spontant, så vi kan fortelle termodynamikkens andre lov.

typer

Varmeoverføring - en prosess som kan deles inn i tre metoder. De vil ha en grunnleggende natur, fordi i dem er det en reell sub med sine egne særtrekk på linje med generelle lover. I dag er delt inn i tre typer varmeoverføring. Denne ledning, konveksjon og stråling. La oss starte med det første, kanskje.

Fremgangsmåter for varmeoverføring. Varmeledningsevne.

Så er eiendommen av et materiale kroppen til å gjøre energioverføring. Således blir den overført fra de varmere deler av samme som er kaldere. Grunnlaget for dette fenomen er prinsippet om kaotisk bevegelse av molekyler. Denne såkalte Brownske bevegelser. Jo større kroppstemperaturen er, jo mer den beveger seg i molekylet, fordi de har en større kinetisk energi. Prosessen involverer termisk ledning elektroner, molekyler, atomer. Den utføres i legemene, forskjellige deler som har ulik temperatur.

Hvis stoffet er i stand til å lede varme, kan vi snakke om en kvantitativ egenskap. I dette tilfelle spiller den rolle den termiske ledningsevne. Denne egenskap indikerer hvor mye varme passerer gjennom de enkelte parametre for lengde og areal per tidsenhet. I dette tilfellet, vil kroppstemperaturen endres med nøyaktig 1 K.

Tidligere ble det antatt at utvekslingen av varme i forskjellige organer (inkludert varmeoverføringen rammestrukturer) på grunn av det faktum at det fra en del av kroppen til en annen såkalt kaloristrømmer. Men tegn til sin faktiske eksistens, ingen har funnet, og når molekyl-kinetisk teori har utviklet seg til et visst nivå, handler om caloric og glemte å tenke, fordi hypotesen var uholdbar.

Konveksjon. Varmeoverføringen vann

Ved denne måten varmeenergiutveksling forstås overføring med innvendige gjenger. La oss tenke oss en kjele med vann. Som kjent, strømmer et oppvarmet luft oppadgående stigning. En kald, tyngre falle nedover. Så hvorfor alt vannet bør det være noe annet? Hun er akkurat det samme. Og i løpet av denne syklusen, alle vannlag, uansett hvor mange de er, vil varme opp før staten termisk likevekt. Under visse forhold, selvfølgelig.

stråling

Denne metoden er prinsippet for elektromagnetisk stråling. Det er på grunn av indre energi. Sterkt gå inn i teorien av varmestråling ikke begynne, bare oppmerksom på at grunnen her er enheten av ladde partikler, atomer og molekyler.

Enkle oppgaver på termisk ledningsevne

Nå la oss snakke om hvordan man i praksis ser ut som varmeoverføring beregninger. La oss løse et enkelt problem relatert med mengden av varme. La oss anta at vi har en masse av vann lik en halv kilo. Utgangs vanntemperatur - 0 grader Celsius, slutt - 100. Vi finner varmemengde brukte kontaktmassen for oppvarming av stoffet.

For å gjøre dette trenger formelen Q = cm (t ₂ -t _1), der Q - mengde varme, c - den spesifikke varme av vann, m - materialmasse, t ₁ - initial, t ₂ - sluttemperatur. Vannbord er verdien av c karakter. Spesifikk varmekapasitet er lik 4200 J / kg * C. Nå erstatte vi disse verdiene inn i formelen. Vi finner at den varmemengde som er lik 210000 J, eller 210 kJ.

Den termodynamikkens første lov

Termodynamikk og varmeoverføring er forbundet med visse lover. I sin basis - den kunnskap at endringen i indre energi i systemet kan oppnås på to måter. Origin - mekanisk scoring drift. Den andre - en melding en viss mengde varme. Basert på dette prinsippet, forresten, den termodynamikkens første lov. Her er ordlyden: Hvis systemet har blitt rapportert viss mengde varme, vil den bli brukt på provisjon arbeid på eksterne organer eller for å øke sin indre energi. Det matematiske uttrykket er: dQ = dU + dA.

Pluss eller minus?

Absolutt alle verdiene som er en del av den matematiske opptak av termodynamikkens første lov kan skrives som med "pluss" og med et "minus" tegn. Valget av prosessen vil bli diktert av forholdene. La oss anta at systemet mottar en viss mengde varme. I dette tilfellet, kroppen hennes varme. Følgelig er det et gassekspansjon, og følgelig blir det arbeidet. Som et resultat, vil verdien være positive. Dersom mengden av varme tatt bort, avkjøles gassen blir det arbeidet på den. Verdiene vil inverse verdier.

En alternativ formulering av termodynamikkens første lov

Anta at vi har en batch-motor. Den arbeidsfluid (eller systemet), utfører en syklisk prosess. Det kalles en syklus. Som et resultat, vil systemet gå tilbake til sin opprinnelige tilstand. Det ville være logisk å anta at i dette tilfelle endringen i indre energi er lik null. Det viser seg at mengden av varme vil være lik den perfekte jobben. Disse bestemmelsene gjør det mulig å formulere termodynamikkens første lov er allerede annerledes.

Fra dette kan vi forstå at i naturen ikke kan være en evighetsmaskin av den første typen. Det vil si en enhet som utfører arbeid i en større mengde i forhold til den energi som mottas fra utsiden. I dette tilfellet, bør handlingen utføres med jevne mellomrom.

Den termodynamikkens første lov for izoprotsessov

Tenk å begynne isokor prosess. Under ham volumet forblir konstant. Så vil volumendringen være null. Følgelig vil arbeidet også være null. Vi fjerne denne komponent fra den første termodynamiske loven, og deretter oppnå formelen dQ = dU. Derfor, for isokor prosess all varmen satt inn i et system, går på å øke den indre energi i gassen, eller blandinger derav.

Nå la oss snakke om en Isobar prosess. Forblir konstant trykk i denne. I dette tilfellet vil det indre energi endre parallelt kommisjon arbeid. Her er den opprinnelige formelen: dQ = dU + PDV. Vi kan enkelt beregne utføre arbeid. Det vil være lik uttrykket UR (T _{2-T 1).} Forresten, dette er den fysiske betydningen av den universelle gasskonstanten. I nærvær av et mol av gass og temperaturdifferansen, en komponent Kelvin, er den universelle gasskonstanten lik det arbeid som er gjort i løpet av en isobarisk prosess.