Термодинамика и пренос топлоте. Методе преноса и израчунавања топлоте. Пренос топлоте је ...

Данас ћемо покушати пронаћи одговор на питање"Да ли је пренос топлоте? ..". У чланку ћемо погледати шта представља процес, какве то врсте постоје у природи, а такође сазнајте какав је однос између преноса топлоте и термодинамике.

Дефиниција

Пренос топлоте је физички процес, суштинашто је пренос топлотне енергије. Размена се одвија између два тела или њиховог система. У овом случају, предуслов ће бити пренос топлоте са више загрејаних тела на мање загрејане.

Процесне карактеристике

Пренос топлоте је врло врста феноменакоји се могу јавити у директном контакту, иу присуству зидова за поделу. У првом случају, све је јасно, у другом, тела, материјала и окружења се могу користити као препреке. Пренос топлоте ће се десити у случајевима када систем који се састоји од два или више тела није у стању топлотне равнотеже. То јест, један од објеката има вишу или нижу температуру од друге. Тада је пренос топлотне енергије. Логично је претпоставити да ће се завршити када је систем у стању термодинамичке или термичке равнотеже. Процес се дешава спонтано, како нам може рећи други закон термодинамике.

Врсте

Пренос топлоте је процес који можеподељен на три начина. Они ће имати основну природу, јер у њима се могу разликовати стварне подкатегорије које имају своје карактеристичне карактеристике заједно са општим законима. До данас је уобичајено да се разликују три врсте преноса топлоте. То је топлотна проводљивост, конвекција и зрачење. Почнимо са првим, можда.

Методе преноса топлоте. Термичка проводљивост.

Ово је особина одређеногматеријално тело за пренос енергије. Истовремено, преноси се са више загрејаног дела на онолико хладнији. Основа овог феномена је принцип хаотичног кретања молекула. Ово је тзв. Бровни покрет. Што је већа температура тела, активније се крећу молекули, јер поседују већу кинетичку енергију. Процес топлотне проводљивости укључује електроне, молекуле, атоме. Изводи се у телима, различити делови имају различите температуре.

Ако је супстанца способна да врши топлоту, можемопричајте о присуству квантитативних карактеристика. У овом случају, његову улогу игра коефицијент топлотне проводљивости. Ова карактеристика показује колико ће топлота проћи кроз јединичне индикаторе дужине и површине по јединици времена. Истовремено, температура тела ће се тачно променити за 1 К.

Раније се веровало да је размена топлоте различитатела (укључујући структуре за пренос топлоте) због чињенице да из једног дела тела у други тече такозвана калорија. Међутим, нико није пронашао знаке његовог стварног постојања, а када се молекуларно-кинетичка теорија развила на одређени ниво, заборавили су размишљати о калоричном садржају, јер сви нису успели да мисле, јер је хипотеза била неодржива.

Конвекција. Вода за пренос топлоте

Под овим методом размене топлотне енергијеРазуме се пренос са интерним токовима. Хајде да замислимо кеттле са водом. Као што је познато, грејани ваздушни токови се повећавају на врх. Хладно, теже, иди доле. Па зашто би вода била другачија? Са њом, све је апсолутно исто. И током таквог циклуса, сви слојеви воде, без обзира на број, загревају се прије почетка стања топлотне равнотеже. У одређеним условима, наравно.

Радиација

Ова метода је у суштиниелектромагнетно зрачење. Настаје због унутрашње енергије. Нећемо много да уђемо у теорију термичког зрачења, само запазимо да је разлог за то уређај уређаја честица, атома и молекула.

Једноставни задаци за топлотну проводљивост

Сада хајде да причамо о томе како да се у пракси позабавимо.прорачун преноса топлоте. Хајде да решимо једноставан проблем везан за количину топлоте. Претпоставимо да имамо масу воде једнаку пола килограма. Почетна температура воде је 0 степени Целзијуса, коначна температура је 100. Хајде да нађемо количину топлоте коју смо потрошили да загрејемо ову масу супстанце.

За ово нам је потребна формула К = цм (т₂-Т₁), где је К количина топлоте, ц је специфична топлота воде, м је маса супстанце, т₁ - почетно, т₂ - коначна температура. За воду, вредност ц је табуларна. Специфични топлотни капацитет биће једнак 4200 Ј / кг * Ц. Сада их замењујемо у формули. Добијамо да количина топлоте буде 210000 Ј или 210 кЈ.

Први закон термодинамике

Термодинамика и пренос топлоте су повезанинеки закони. Они се заснивају на сазнању да се промјене у унутрашњој енергији унутар система могу постићи коришћењем два метода. Први је перформансе механичког рада. Друга је порука одређене количине топлоте. Иначе, први закон термодинамике заснива се на овом принципу. Ево њеног текста: ако би систем пренио одређену количину топлоте, трошиће се на рад на спољним телима или на повећање унутрашње енергије. Математичка нотација: дК = дУ + дА.

За или против?

Апсолутно све количине које су укљученематематички запис првог закона термодинамике, може се написати и са знаком плус и знаком минус. Штавише, њихов избор биће диктирани условима процеса. Претпоставимо да систем прима неку врућину. У овом случају, тело у њему се загрева. Сходно томе, долази до експанзије гаса, што значи да се радови обављају. Као резултат, вриједности ће бити позитивне. Ако се количина топлоте одузме, гас се охлади, на њему се ради. Вредности ће имати инверзне вредности.

Алтернативна формулација првог закона термодинамике

Претпоставимо да имамо периодичноглава мотора. У њему, радно тијело (или систем) врши кружни процес. Зове се циклус. Као резултат, систем ће се вратити у првобитно стање. Било би логично претпоставити да ће у овом случају промјена унутрашње енергије бити нула. Испоставља се да ће количина топлоте бити једнака савршеном раду. Ове одредбе омогућавају нам да на први начин формулишемо први закон термодинамике.

Из тога можемо схватити да у природи то не можепостоји већа машина за покретање прве врсте. То јест, уређај који ради више посла од енергије добијене споља. У овом случају, акције се морају обављати периодично.

Први закон термодинамике за изопроизводе

Размотримо, прво, изохорни процес. Уз то, волумен остаје константан. Дакле, промена запремине ће бити нула. Сходно томе, рад ће такође бити нула. Овај појам уклонимо из првог закона термодинамике, након чега добијамо формулу дК = дУ. То значи да са изохоричном процесом сва топлота која се испоручује систему повећава унутрашњу енергију гаса или смеше.

Хајде сада да разговарамо о исобаричком процесу. Константна вредност у њој остаје притисак. У том случају, унутрашња енергија ће се променити паралелно са перформансом рада. Овде је оригинална формула: дК = дУ + пдВ. Ми лако можемо израчунати рад који се ради. То ће бити једнако изразу уР (Т₂-Т₁). Иначе, ово је физичко значење универзалне гасне константе. Са једним молом гаса и температурном разликом једног Келвина, универзална гасна константа ће бити једнака раду направљеном током изобаричког процеса.