ترمودینامیک و انتقال حرارت. روش های انتقال حرارت و محاسبه. انتقال حرارت - این ...

امروز ما سعی خواهد کرد برای پیدا کردن پاسخ به این سوال "حرارت - که ..؟". در این مقاله ما در نظر بگیرید که یک فرایند، که گونه های آن در طبیعت وجود داشته باشد، و می دانم چه رابطه بین انتقال حرارت و ترمودینامیک است.

تعریف

انتقال حرارت - یک فرایند فیزیکی، جوهر این است که برای انتقال انرژی گرمایی است. تبادل می گیرد بین این دو بدن، یا سیستم خود را. بنابراین انتقال حرارت پیش نیاز خواهد شد توسط یک بدن گرم به کمتر گرم می شود.

ویژگی های فرآیند

انتقال حرارت - این نوع از پدیده ای که می توانید از طریق تماس مستقیم رخ می دهد، و در حضور دیوار تقسیم. در مورد اول، همه روشن است، اما در بدن دوم به توان به عنوان مواد موانع، محیط زیست استفاده می شود. انتقال حرارت در مواردی که سیستم متشکل از دو یا چند جسم را، در یک حالت تعادل حرارتی رخ خواهد داد. این است که، یکی از اشیاء دارای دمای بالاتر یا پایین تر از دیگری است. در اینجا و سپس انتقال قدرت حرارتی. این منطقی است که فرض کنیم که آن تکمیل خواهد شد زمانی که سیستم را به حالت تعادل ترمودینامیکی یا حرارتی می آید. این فرایند خود به خود رخ می دهد، به عنوان ما می توانیم به قانون دوم ترمودینامیک است.

انواع

انتقال حرارت - یک فرایند است که می توان به سه روش تقسیم شده است. آنها یک ماهیت اساسی داشته باشند، زیرا در آنها است یک زیر واقعی با ویژگی های خاص خود در تاریخ همتراز با قوانین کلی وجود دارد. امروز به سه تقسیم انواع انتقال حرارت. این هدایت، همرفت و تابش. بیایید با اولین بار شروع، شاید.

روش های انتقال حرارت. هدایت حرارتی.

بنابراین دارایی ماده بدن به انتقال انرژی است. نتیجه آن است که از قطعات داغ تر از همان است که سردتر منتقل می شود. اساس این پدیده اصل حرکت پر هرج و مرج از مولکولها است. این به اصطلاح حرکت Brownian. هرچه درجه حرارت بدن، بیشتر از آن در مولکول حرکت می کند، زیرا آنها دارای یک انرژی جنبشی بیشتر است. این فرآیند شامل حرارتی الکترونهای هادی، مولکولها، اتمها. این است که در بدن، بخش های مختلف که درجه حرارت نابرابر انجام شده است.

اگر ماده قادر است به هدایت گرما، ما می توانیم از یک مشخصه های کمی صحبت می کنند. در این مورد، آن است که نقش هدایت حرارتی ایفا می کند. این ویژگی نشان میدهد چه مقدار گرما را از طریق پارامترهای منحصر به فرد از طول و مساحت هر واحد زمان عبور می کند. در این مورد، دمای بدن، دقیقا 1 K. تغییر خواهد کرد

پیش از این تصور می شد که تبادل حرارت در بدن های مختلف (از جمله قاب سازه های انتقال حرارت) با توجه به این واقعیت است که از یک بخش بدن به یکی دیگر از به اصطلاح جریان کالری است. با این حال، نشانه هایی از وجود واقعی آن، هیچ کس پیدا کرده است، و هنگامی که تئوری مولکولی جنبشی است به یک سطح معینی توسعه یافته، همه چیز در مورد کالری و فراموش کرده به فکر نکردم، چون فرضیه غیرقابل دفاع بود.

همرفت. آب انتقال حرارت

با این روش تبادل انرژی گرمایی انتقال با موضوعات داخلی قابل درک باشد. اجازه دهید ما یک کتری آب را تصور کنید. عنوان شناخته شده است، یک جریان هوای گرم صعود به سمت بالا. سرد، سنگین تر سقوط به پایین باشد. پس چرا این همه آب باید غیر از این باشد؟ او دقیقا همان است. و در این دوره از این چرخه، تمام لایه های آب، مهم نیست که چگونه بسیاری از آنها ممکن است، خواهد شد قبل از حالت تعادل حرارتی گرم شود. تحت شرایط خاصی، البته.

تابش

این روش در اصل از تابش الکترومغناطیسی است. این است با توجه به انرژی داخلی است. به شدت به نظریه رفتن از تابش گرما آغاز نشده، به سادگی توجه داشته باشید که به دلیل در اینجا دستگاه از ذرات باردار، اتم ها و مولکول است.

کارهای ساده در هدایت حرارتی

حالا اجازه دهید در مورد نحوه، در عمل به نظر می رسد مانند محاسبات انتقال حرارت صحبت کنید. بیایید حل یک مشکل ساده در رابطه با مقدار گرما. اجازه دهید فرض کنیم که ما یک جرم آب برابر با نیم کیلوگرم است. شروع درجه حرارت آب - 0 درجه سانتیگراد، نهایی - 100. ما پیدا مقدار حرارت توده تماس صرف برای گرم این ماده است.

برای این کار ما نیاز به = فرمول Q سانتی متر (تی ₂ -t _1)، که در آن Q - مقدار حرارت، C - خاص حرارت آب، متر - جرم جسم، تی ₁ - اولیه، تی ₂ - درجه حرارت نهایی. جدول آب ارزش کاراکتر c است. ظرفیت گرمایی ویژه به 4200 J / کیلوگرم * C. برابر است در حال حاضر ما این ارزش ها به فرمول جایگزین. ما که مقدار حرارت به 210000 J، یا 210 کیلوژول برابر است.

قانون اول ترمودینامیک

ترمودینامیک و انتقال حرارت به وسیله قوانین خاص مرتبط است. در اساس خود را - علم به این که تغییر در انرژی داخلی در سیستم را می توان به دو روش به دست آورد. منبع - عملیات به ثمر رساند مکانیکی. دوم - یک پیام از یک مقدار مشخصی از گرما. بر اساس این اصل، به هر حال، قانون اول ترمودینامیک است. در اینجا جمله بندی: اگر سیستم مقدار مشخصی از گرما گزارش شده است، از آن خواهد شد و در کار کمیسیون در بدن خارجی صرف و یا به افزایش انرژی داخلی آن است. از عبارت ریاضی است: DQ = در dU + دا.

به اضافه یا منهای؟

کاملا تمام ارزش هایی که بخشی از ضبط ریاضی از قانون اول ترمودینامیک می تواند به عنوان با "به همراه" و با "منفی" نشانه نوشته شده است. انتخاب فرایند با شرایط دیکته شده است. فرض کنیم که این سیستم یک مقدار مشخصی از گرما دریافت می کند. در این مورد، به بدن در گرما است. در نتیجه، گسترش گاز وجود دارد و در نتیجه، کار انجام شده است. به عنوان یک نتیجه، ارزش مثبت خواهد بود. اگر مقدار گرمای گرفته دور، گاز سرد می شود، کار بر روی آن انجام می شود. مقادیر ارزش معکوس.

فرمول جایگزین از قانون اول ترمودینامیک

فرض کنید که ما یک موتور دسته ای. این سیال (یا سیستم)، انجام یک فرایند چرخهای. این است که به یک چرخه نامیده می شود. به عنوان یک نتیجه، سیستم به حالت اصلی خود بازگشت. این امر می تواند منطقی به فرض که در این مورد تغییر در انرژی داخلی برابر با صفر است. به نظر می رسد که مقدار گرما را به کار کامل برابر خواهد شد. این مقررات را می توان به تدوین و فرموله کردن قانون اول ترمودینامیک در حال حاضر متفاوت است.

از این ما می توانیم درک که در طبیعت می تواند یک ماشین حرکت دائمی از نوع اول است. این است که، یک دستگاه است که انجام کار در یک مقدار بزرگتر در مقایسه با انرژی دریافت شده از خارج. در این مورد، اقدام باید صورت دوره ای انجام شود.

قانون اول ترمودینامیک برای izoprotsessov

در نظر بگیرید، برای شروع فرایند همحجم. بر اساس او را حجم ثابت می ماند. بنابراین، تغییر حجم صفر خواهد بود. در نتیجه، این کار نیز صفر می باشد. ما این بخش را حذف کنید از قانون اول ترمودینامیک، و سپس به دست آوردن فرمول DQ = رقیق. از این رو، برای فرایند همحجم همه گرما را به یک سیستم قرار داده است، می رود در افزایش انرژی داخلی گاز، یا مخلوط آن.

حالا اجازه دهید در مورد یک فرآیند هم فشار صحبت کنید. باقی مانده است فشار ثابت در آن است. در این مورد، انرژی داخلی در کار کمیسیون موازی تغییر خواهد کرد. DQ = در dU + PDV: در اینجا فرمول اصلی است. ما به راحتی می توانید محاسبه انجام کار. آن را به اور بیان (T ₂ -T ₁₎ برابر خواهد _شد. به هر حال، این معنی فیزیکی ثابت گاز جهانی است. در حضور یک مول از گاز و اختلاف دما، یکی از عناصر کلوین، ثابت گاز جهانی به کار انجام شده در طول فرایند هم فشار برابر است.