De termodynamika en waarmte oerdracht. Metoaden fan waarmte oerdracht en berekkening. Warmte oerdracht - it is ...

Hjoed sille wy besykje te finen in antwurd op de fraach "Heat - dat ..?". Yn dit artikel wolle wy beskôgje dat is in proses, dêr't syn soarten bestean yn de natuer, en witte wat is de relaasje tusken de waarmte oerdracht en termodynamika.

definysje

Heat Transfer - in fysike proses, de essinsje fan dat wol oerdrage waarmte enerzjy. Útwikseling fynt plak tusken de twa lichems, of harren systeem. Sa betingst waarmte oerdracht sil wêze troch in fûle ynstânsjes oan in minder ferwaarme.

proses Features

Heat oerdracht - dit is de soarte fan ferskynsel dat kin foarkomme troch direkte kontakt, en yn it bywêzen fan ferdielen muorren. Yn it earste gefal, al dúdlik, mar yn de twadde lichem te brûkt wurde as barriêres materialen, miljeu. Heat oerdracht sil foarkomme yn gefallen dêr't it systeem besteande út twa of mear organen, is net yn in steat fan de termyske lykwicht. Dat is, ien fan de foarwerpen hat in hegere of legere temperatuer as de oare. Hjir dan oerstappen de termyske macht. It is logysk om te oannimme dat it sil ôfmakke wurde as it systeem komt yn in steat fan termodynamyske of termyske lykwicht. It proses komt spontaan, sa't kinne wy fertelle de twadde wet fan termodynamika.

types

Waarmte oerdracht - in proses dat kinne ûnderferdield wurde yn trije metoaden. Se sille in basis natuer, omdat yn har der is in echte sub mei in eigen skaaimerken op in par mei algemiene wetten. Hjoed wurdt opdield yn trije soarten waarmte oerdracht. Dit conduction, convection en strieling. Lit ús begjinne mei de earste, miskien.

Metoaden fan waarmte oerdracht. Termyske conductivity.

Sa is it eigendom fan in materiaal lichem om de enerzjy oerdracht. Sa is it oerbrocht út de hjitter dielen fan itselde dat is kâlder. De basis fan dit ferskynsel is it prinsipe fan gaoatyske moasje fan molekulen. Dit saneamde Brownian beweging. De grutter de temperatuer fan it lichem, hoe mear dat him wart yn it molekúl, omdat sy in gruttere Kinetic enerzjy. It proses giet it om termyske conduction elektroanen, molekulen, atomen. It wurdt útfierd yn 'e lichems, ferskillende dielen dêrfan hawwe e ûngelikense temperatuer.

As de stof is by steat om te fieren waarmte, kinne wy sprekke fan in kwantitative karakteristyk. Yn dit gefal, dan spilet de rol fan de termyske conductivity. Dit karakteristyk jout oan hoefolle waarmte giet troch de yndividuele parameters fan de lingte en it gebiet per unit tiid. Yn dit gefal, it lichem temperatuer sil feroarje troch presys 1 K.

Eartiids waard leaude dat de útwikseling fan de waarmte yn ferskillende lichems (ynklusyf waarmte heechspanningslieding frame struktueren) fanwege it feit dat fan de iene lichem diel oan in oar saneamde calorie- streamt. Lykwols, tekens fan syn eigentlike bestean, gjinien fûn hat, en doe't de molekulêre-Kinetic teory hat ûntwikkele ta in bepaald nivo, allegear oer it calorie- en fergeat te tinken, omdat de hypoteze wie ûnhâldber.

Convection. De waarmte oerdracht wetter

Troch dizze wize de waarmte enerzjy útwikseling begriep oerdracht mei ynterne diskusjes. Lit ús yntinke in tsjettel fan wetter. Lykas bekend, in ferwaarme loft streamt omheech klim. In kjeld, swierdere falle nei ûnderen. Dus wêrom al it wetter moat it ek oars? Se is krekt itselde. En yn 'e rin fan dizze syklus, alle lagen fan wetter, nettsjinsteande it oantal se wêze meie, sille verwarmen omheech foar de steat fan de termyske lykwicht. Under bepaalde betingsten, fansels.

strieling

Dizze metoade is it prinsipe fan de elektromagnetyske strieling. It komt troch de ynterne enerzjy. Sterk gean yn 'e teory fan' e waarmte strieling net begjinne, gewoan der rekken mei dat de reden hjir is it apparaat fan laden dieltsjes, atomen en molekulen.

Ienfâldige taken on termyske conductivity

No litte wy prate oer hoe, yn de praktyk liket waarmte oerdracht berekkenings. Lit ús oplosse in ienfâldige probleem ferbân mei de kwantiteit fan de waarmte. Lit ús der fan út dat wy hawwe in massa fan wetter gelyk oan in heale kilogram. De begjinnende wetter temperatuer - 0 graden Celsius, final - 100. Wy fine waarmte Quantity trochbrocht kontakt massa foar ferwaarming de stof.

Om dit te dwaan wy nedich de formule Q = sm (t ₂ -t _1), dêr't Q - bedrach fan waarmte, c - de spesifike waarmte fan wetter, m - massa fan materiaal, t ₁ - initial, T ₂ - definityf temperatuer. Wetter tafel is de wearde fan 'c karakter. Spesifike waarmte kapasiteit is gelyk oan 4200 J / kg * C. No wy ferfangen dizze wearden yn 'e formule. Wy fine dat it bedrach fan waarmte is gelyk oan 210000 J, of 210 kJ.

De earste wet fan termodynamika

De termodynamika en waarmte oerdracht binne ferbûn troch bepaalde wetten. Yn harren basis - de kennis dy't de feroaring yn ynterne enerzjy yn it systeem kin berikt wurde troch twa metoaden. Origin - meganyske skoare operaasje. De twadde - in berjocht in beskaat bedrach fan waarmte. Op grûn fan dit prinsipe, troch de wei, de earste wet fan termodynamika. Hjir is de formulearring: As it systeem is rapportearre bepaald bedrach fan waarmte, dan wurdt bestege oan de kommisje wurk op eksterne ynstânsjes of te increment har ynterne enerzjy. De wiskundige útdrukking is: dq = du + dA.

Plus of minus?

Absolút alle wearden dy't ûnderdiel binne fan de wiskundige opname fan de earste wet fan termodynamika kinne skreaun wurde as mei de "plus" en mei in "minus" teken. De kar fan proses wurdt ynjûn troch de betingsten. Lit ús der fan út dat it systeem krijt in bepaald bedrach fan waarmte. Yn dit gefal, it lichem yn har waarmte. Dus, der is in gas útwreiding en, dus, wurk wurdt dien. As gefolch, de wearde sil posityf wêze. As it bedrach fan waarmte weinommen, it gas wurdt ûnderkuolle, wurk wurdt dien derop. De wearden sille omkearde wearden.

In alternative formulearring fan de earste wet fan termodynamika

Stel dat wy hawwe in pakket motor. It working fluid (of it systeem), útfiere Cyclische proses. It hjit in syklus. As gefolch, it systeem sil weromgean nei syn oarspronklike steat. It soe logysk om der fan út dat yn dit gefal de feroaring yn ynterne enerzjy is gelyk oan nul. It docht bliken dat it bedrach fan 'e waarmte sil wêze gelyk oan de perfekte baan. Dy bepalings meitsje it mooglik om te formulearjen de earste wet fan termodynamika is al oars.

Ut dit kinne wy begripe dat yn de natuer kin net in ivige beweging masine fan de earste soarte. Dat is, in apparaat dat wurk yn in grutter bedrach yn ferliking mei de enerzjy ûntfongen fan bûten. Yn dit gefal, aksje moat útfierd wurde periodyk.

De earste wet fan termodynamika foar izoprotsessov

Tink oan, te begjinnen isochoric proses. Under him it folume bliuwt konstant. Sa, it folume feroarje sil wêze nul. Dus, it wurk sil ek wêze nul. Wy fuortsmite dit komponint út de earste wet fan termodynamika, en dan krije de formule dq = Du. Hjirwei, hwent isochoric proses alle waarmte sette yn in systeem, giet op it fergrutsjen fan de ynterne enerzjy fan it gas, of mixtures dêrfan.

No litte wy prate oer in isobaric proses. Bliuwt konstant druk dêryn. Yn dit gefal, de ynterne enerzjy sil feroarje yn in parallel kommisje wurk. Hjir is it orizjinele formule: dq = Du + PDV. Wy kinne maklik berekkenje útfiere wurk. It sil wêze lyk oan it útdrukking Ur (T ₂ -T _1). Troch de wei, dit is it fysike betsjutting fan de universele gas konstante. Yn de oanwêzichheid fan ien mol fan gas en de temperatuer ferskil, ien komponint Kelvin, de universele gas konstante is gelyk oan it wurk dien by in isobaric proses.