Die termodinamika en hitte-oordrag. Metodes van hitte-oordrag en berekening. Hitte-oordrag - dis ...

Vandag sal ons probeer om 'n antwoord op die vraag te vind "Heat - dat ..?". In hierdie artikel kyk ons na wat is 'n proses wat sy spesie bestaan in die natuur, en weet wat is die verhouding tussen die hitte-oordrag en termodinamika.

definisie

Warmteoordrag - 'n fisiese proses, die essensie van wat is om oor te dra hitte-energie. Ruil plaasvind tussen die twee liggame, of hul stelsel. So voorvereiste hitte-oordrag sal wees deur 'n verhitte liggame om 'n minder verhit.

proses Kenmerke

Hitte-oordrag - dit is die soort van verskynsel wat kan voorkom deur middel van direkte kontak, en in die teenwoordigheid van die verdeling van mure. In die eerste geval, al duidelik nie, maar in die tweede liggaam om gebruik te word as hindernisse materiaal, omgewing. Hitte-oordrag sal plaasvind in gevalle waar die stelsel wat bestaan uit twee of meer liggame, is nie in 'n toestand van termiese ewewig. Dit wil sê, een van die voorwerpe het 'n hoër of laer temperatuur as die ander. Hier dra dan die warm krag. Dit is logies om te aanvaar dat dit voltooi sal wees wanneer die stelsel in 'n toestand van termodinamiese of termiese ewewig kom. Die proses vind plaas spontaan, as ons die kan vertel tweede wet van termodinamika.

tipes

Hitte-oordrag - 'n proses wat kan verdeel word in drie metodes. Hulle sal 'n basiese aard het, want in hulle is daar 'n werklike sub met sy eie kenmerke op 'n gelyke voet met algemene wette. Vandag is verdeel in drie soorte hitte-oordrag. Dit geleiding, konveksie en straling. Kom ons begin met die eerste, miskien.

Metodes van hitte-oordrag. Termiese geleidingsvermoë.

So is die eiendom van 'n materiële liggaam aan die energie-oordrag te maak. So dit is oorgedra vanaf die warmer dele van dieselfde dit is kouer. Die basis van hierdie verskynsel is die beginsel van chaotiese beweging van molekules. Hierdie sogenaamde Brown-beweging. Hoe groter is die temperatuur van die liggaam, hoe meer beweeg in die molekule, want hulle het 'n groter kinetiese energie. Die proses behels termiese geleiding elektrone, molekules, atome. Dit word in die liggame, verskillende dele waarvan ongelyke temperatuur gedra.

As die stof is in staat om hitte te gelei, kan ons praat van 'n kwantitatiewe kenmerk. In hierdie geval, dit speel die rol van die termiese geleidingsvermoë. Hierdie eienskap dui hoeveel hitte gaan deur die individuele parameters van lengte en oppervlakte per eenheid tyd. In hierdie geval, sal die liggaam temperatuur verander deur presies 1 K.

Voorheen is geglo dat die uitruil van hitte in verskillende liggame (insluitend hitte-oordrag raamstrukture) as gevolg van die feit dat van die een deel van die liggaam na 'n ander sogenaamde hitte vloei. Maar tekens van sy werklike bestaan, niemand het gevind, en toe die molekulêre-kinetiese teorie ontwikkel het tot 'n sekere vlak, alles oor die kalorie-en vergeet om te dink, omdat die hipotese was onhoudbaar.

Konveksie. Die hitte-oordrag water

Deur hierdie manier die hitte-energie ruil verstaan oordrag met interne gesprekke. Kom ons dink 'n ketel water. Soos bekend is, vloei 'n verhitte lug boontoe klim. 'N Koue, swaarder afwaarts val. So hoekom al die water moet dit anders wees? Sy is presies dieselfde. En in die loop van hierdie siklus, al die lae van water, maak nie saak hoeveel hulle kan wees, sal warm word voordat die toestand van termiese ewewig. Onder sekere omstandighede, natuurlik.

bestraling

Hierdie metode is die beginsel van elektromagnetiese straling. Dit is te danke aan die interne energie. Sterk gaan in die teorie van hitte bestraling nie begin, net daarop dat die rede hier is die toestel van gelaaide deeltjies, atome en molekules.

Eenvoudige take op termiese geleidingsvermoë

Kom ons praat oor hoe, in die praktyk lyk Hitteoordragsberekeninge. Kom ons los 'n eenvoudige probleem wat verband hou met die hoeveelheid hitte. Kom ons neem aan dat ons 'n massa water gelykstaande aan 'n halwe kilogram. Die begin water temperatuur - 0 grade Celsius, finale - 100. Ons vind hitte hoeveelheid spandeer kontak massa vir die verhitting van die stof.

Om dit te doen moet ons die formule V = cm (t ₂ t _1), waar Q - hoeveelheid hitte, c - die spesifieke hitte van water, m - massa van die materiaal, t ₁ - aanvanklike, t ₂ - finale temperatuur. Watertafel is die waarde van c karakter. Spesifieke warmtekapasiteit is gelyk aan 4200 J / kg * C. Nou vervang ons hierdie waardes in die formule. Ons vind dat die hoeveelheid hitte gelyk aan 210,000 J, of 210 kJ is.

Die eerste wet van termodinamika

Die termodinamika en hitte-oordrag word verbind deur sekere wette. In hul basis - die wete dat die verandering in interne energie in die stelsel bereik kan word deur twee metodes. Oorsprong - meganiese scoring operasie. Die tweede - 'n boodskap 'n sekere hoeveelheid hitte. Op grond van hierdie beginsel, by the way, die eerste wet van termodinamika. Hier is die bewoording: As die stelsel is aangemeld sekere hoeveelheid hitte, sal dit bestee word aan die kommissie werk op eksterne liggame of om sy interne energie inkrementeer. Die wiskundige uitdrukking is: dQ = dU + nl.

Plus of minus?

Absoluut al die waardes wat deel is van die wiskundige opname van die eerste wet van termodinamika geskryf kan word as met die "plus" en met 'n "minus" teken. Die keuse van proses sal bepaal word deur die omstandighede. Kom ons neem aan dat die stelsel 'n sekere hoeveelheid hitte ontvang. In hierdie geval, die liggaam in haar hitte. Gevolglik is daar 'n gas uitbreiding en gevolglik is werk wat gedoen is. As gevolg hiervan, sal die waarde positief wees. As die hoeveelheid hitte weggeneem, die gas afgekoel, is werk wat gedoen is op dit. Die waardes sal waardes inverse.

'N alternatiewe formulering van die eerste wet van termodinamika

Veronderstel dat ons 'n bondel enjin. Dit werk vloeistof (of die stelsel), uit te voer 'n sikliese proses. Dit staan bekend as 'n siklus. As gevolg hiervan, sal die stelsel terug te keer na sy oorspronklike toestand. Dit sou logies om te aanvaar dat in hierdie geval die verandering in interne energie is gelyk aan nul wees. Dit blyk dat die hoeveelheid hitte gelyk aan die perfekte werk sal wees. Hierdie bepalings maak dit moontlik om te formuleer die eerste wet van termodinamika is reeds anders.

Hieruit kan ons verstaan dat in die natuur nie 'n voortdurende beweging masjien van die eerste soort kan wees. Dit is, 'n toestel wat werk in 'n groter bedrag voer in vergelyking met die energie wat van buite. In hierdie geval, moet aksie van tyd tot tyd gedoen word.

Die eerste wet van termodinamika vir izoprotsessov

Oorweeg, om isochoriese proses begin. Onder hom het die volume konstant bly. So, sal die volume verandering nul wees. Gevolglik sal die werk ook nul wees. Ons verwyder hierdie komponent van die eerste wet van termodinamika, en dan kry die formule dQ = dU. Dus, vir isochoriese proses al die hitte in 'n stelsel te sit, gaan op die verhoog van die interne energie van die gas, of mengsels daarvan.

Kom ons praat oor 'n isobariese proses. Bly konstant druk daarin. In hierdie geval, sal die interne energie verander in parallel kommissie werk. Hier is die oorspronklike formule: dQ = dU + PDV. Ons kan maklik bereken uit te voer werk. Dit sal gelyk wees aan die uitdrukking UR (T ₂ -T _{1) wees.} By the way, dit is die fisiese betekenis van die universele gaskonstante. In die teenwoordigheid van een mol van gas en die temperatuur verskil, een komponent Kelvin, die universele gaskonstante is gelyk aan die werk wat gedoen is tydens 'n isobariese proses.