Den termodynamik og varmeoverførsel. Fremgangsmåder til varmeoverførsel og beregning. Heat transfer - det er ...

I dag vil vi forsøge at finde et svar på spørgsmålet "Heat - det ..?". I denne artikel ser vi, der er en proces, som dens arter findes i naturen, og ved, hvad er forholdet mellem varmeoverførsel og termodynamik.

definition

Heat Transfer - en fysisk proces, essensen er at overføre varmeenergi. Udveksling finder sted mellem de to organer eller deres system. forudsætning varmeoverførsel vil således være af en opvarmet organer til en mindre opvarmet.

proces Egenskaber

Varmeoverførsel - dette er den slags fænomen der kan forekomme ved direkte kontakt, og i nærvær af skillevægge. I det første tilfælde, alle klar, men i det andet legeme, der skal anvendes som barrierer materialer, miljø. Varmeoverførsel vil forekomme i tilfælde, hvor systemet består af to eller flere organer, ikke er i en tilstand af termisk ligevægt. Det vil sige, et af objekterne har en højere eller lavere temperatur end den anden. Her overfører derefter den termiske effekt. Det er logisk at antage, at det vil være afsluttet, når systemet kommer i en tilstand af termodynamisk eller termisk ligevægt. Processen sker spontant, da vi kan fortælle den termodynamikkens anden lov.

typer

Varmeoverførsel - en proces, der kan inddeles i tre metoder. De vil have en grundlæggende natur, fordi der i dem der er en reel sub med sine egne karakteristika på lige fod med almindelige love. I dag er opdelt i tre typer af varmeoverførsel. Denne ledning, konvektion og stråling. Lad os starte med det første, måske.

Fremgangsmåder til varmeoverførsel. Varmeledningsevne.

Så er den egenskab af et materiale, organet gør energioverførsel. det overføres således fra de varmere dele af samme, der er koldere. Grundlaget for dette fænomen er princippet om kaotisk bevægelse af molekyler. Denne såkaldte Brownsk bevægelse. Jo større temperaturen i kroppen, jo mere den bevæger sig i molekylet, fordi de har en større kinetisk energi. Fremgangsmåden involverer termisk ledning elektroner, molekyler, atomer. Den udføres i de organer, forskellige dele af som har ulige temperatur.

Hvis stoffet er i stand til at lede varme, kan vi tale om en kvantitativ egenskab. I dette tilfælde er det spiller rollen som den termiske ledningsevne. Denne egenskab angiver, hvor meget varme passerer gennem de enkelte parametre for længde og areal per tidsenhed. I dette tilfælde vil kropstemperaturen forandring ved præcis 1 K.

det tidligere troet, at udvekslingen af varme i forskellige organer (herunder varmetransmission rammekonstruktioner) på grund af det faktum, at fra den ene kropsdel til en anden såkaldt kaloriefattige strømme. Men tegn på dens faktiske eksistens, har ingen fundet, og når den molekylære-kinetiske teori har udviklet sig til et vist niveau, alt om kaloriefattige og glemte at tænke, fordi hypotesen var uholdbar.

Konvektion. Varmeoverførslen vand

Ved denne måde varmeenergien udveksling forstået overførsel med indvendige gevind. Lad os forestille os en kedel vand. Som det er kendt, en opvarmet luft strømmer opad klatre. En kold, tungere falde nedad. Så hvorfor alt vandet skal det være anderledes? Hun er præcis det samme. Og i løbet af denne cyklus, alle lag af vand, uanset hvor mange de er, vil varme op før tilstanden af termisk ligevægt. Under visse betingelser, selvfølgelig.

stråling

Denne metode er princippet om elektromagnetisk stråling. Det skyldes, at det indre energimarked. Stærkt gå ind i teorien af varmestrålingen ikke begynde, skal du blot bemærke, at årsagen her er den enhed af ladede partikler, atomer og molekyler.

Simple opgaver på varmeledningsevne

Lad os nu tale om, hvordan man i praksis ligner varmeoverførsel beregninger. Lad os løse et simpelt problem relateret til mængden af varme. Lad os antage, at vi har en masse af vand svarende til et halvt kilo. Udgangs vandtemperatur - 0 grader Celsius, endelig - 100. Vi finder varmemængde brugt kontakt masse for opvarmning af stoffet.

For at gøre dette har vi brug for formlen Q = cm _(t2-1), hvor Q - varmemængde, c - den specifikke varme af vand, m - masse af materiale, t ₁ - indledende, _t2 - sluttemperatur. Vand tabellen er værdien af c karakter. Specifik varmekapacitet er lig med 4200 J / kg * C. Nu skal vi erstatte disse værdier ind i formlen. Vi finder, at den mængde varme er lig med 210000 J, eller 210 kJ.

Den første lov om termodynamik

De termodynamik og varmeoverførsel er forbundet af visse love. I deres grundlag - den viden, at ændringen i den interne energi i systemet kan opnås ved to metoder. Oprindelse - mekanisk scoring drift. Den anden - en besked en vis mængde varme. Baseret på dette princip, ved den måde, den første lov om termodynamik. Her er ordlyden: Hvis systemet er blevet rapporteret vis mængde varme, vil det blive brugt på kommissionens arbejde på eksterne organer eller til at øge sin interne energi. Det matematiske udtryk er: dQ = dU + dA.

Plus eller minus?

Absolut alle de værdier, som er en del af den matematiske optagelse af den første lov om termodynamik kan skrives som med "plus" og med en "minus" tegn. Valget af processen vil blive dikteret af betingelserne. Lad os antage, at systemet modtager en vis mængde varme. I dette tilfælde, kroppen i hendes varme. Følgelig er der en gas ekspansion og dermed arbejdes. Som et resultat, vil værdien være positiv. Hvis den mængde varme, taget væk, er gassen køles arbejdes på det. Værdierne vil invers værdier.

Et alternativ formulering af den første lov om termodynamik

Antag, at vi har et parti motor. Det arbejdsfluid (eller systemet), udføre en cyklisk proces. Det kaldes en cyklus. Som et resultat, vil systemet vende tilbage til sin oprindelige tilstand. Det ville være logisk at antage, at ændringen i indre energimarked i dette tilfælde er lig med nul. Det viser sig, at den mængde varme, vil være lig med det perfekte job. Disse bestemmelser gør det muligt at formulere den første lov om termodynamik er allerede anderledes.

Fra dette kan vi forstå, at i naturen ikke kan være en evighedsmaskine af den første slags. Dvs. en enhed, der udfører arbejde i en større mængde i forhold til den energi, der modtages uden. I dette tilfælde bør udføres med jævne handling.

Den første lov om termodynamik for izoprotsessov

Tænk, at begynde isochor. Under ham lydstyrken forbliver konstant. Så vil volumenændring være nul. Derfor vil arbejdet også være nul. Vi fjerne denne komponent fra den første lov om termodynamik, og derefter opnå formlen dQ = dU. Dermed for isochor al varmen sættes i et system, går på at øge den interne energi af gas eller blandinger deraf.

Lad os nu tale om en isobarisk proces. Forbliver konstant tryk deri. I dette tilfælde vil det indre energimarked ændre sig i parallelopdrag arbejde. Her er den oprindelige formel: dQ = dU + PDV. Vi kan nemt beregne udføre arbejdet. Det vil være lig med udtrykket uR _(T2-T1). Af den måde, dette er den fysiske betydning af den universelle gas konstant. I nærvær af et mol gas og temperaturforskellen, en komponent Kelvin, den universelle gas konstant er lig med det udførte arbejde under en isobarisk proces.