Termodinamika i prijenos topline. Metode prijenosa topline i proračuna. Prijenos topline je ...

formacija
Učitavanje ...

Danas ćemo pokušati pronaći odgovor na pitanje"Prijenos topline je ...?". U članku ćemo razmotriti što je proces, kakve vrste postoje u prirodi, a također saznati koji je odnos između prijenosa topline i termodinamike.

definicija

prijenos topline je

Prijelaz topline je fizički proces, bitkoja se sastoji od prijenosa toplinske energije. Razmjena se događa između dva tijela ili njihovog sustava. Obavezno stanje će biti prijenos topline iz više grijanih tijela na manje zagrijane one.

Značajke procesa

Prijelaz topline - ovo je vrsta fenomena,što se može dogoditi s izravnim kontaktom i u prisutnosti particija. U prvom slučaju, sve je jasno, u drugom slučaju, tijela, materijali i mediji mogu se koristiti kao prepreke. Prijelaz topline će se dogoditi u slučajevima kada sustav koji se sastoji od dva ili više tijela nije u stanju termalne ravnoteže. To jest, jedan od objekata ima višu ili nižu temperaturu od druge. Tada dolazi do prijenosa toplinske energije. Logično je pretpostaviti da će završiti kada sustav dođe do stanja termodinamičke ili toplinske ravnoteže. Proces je spontan, kao što možemo reći drugom zakonu termodinamike.

vrste

Prijenos topline je proces koji može bitipodijeljena na tri načina. Oni će biti osnovne prirode, jer se unutar njih može razlikovati prave potkategorije, koje imaju svoje karakteristične osobine u skladu s općim zakonima. Do danas je uobičajeno razlikovati tri tipa prijenosa topline. Ovo je toplinska vodljivost, konvekcija i zračenje. Počnimo s prvom, možda.

Načini prijenosa topline. Toplinska vodljivost.

proračun prijenosa topline

Ovo je ime vlasništva jednog ili drugogmaterijalno tijelo koje nosi prijenos energije. U tom slučaju, ona se prenosi s grijanog dijela na onu koja je hladnija. U središtu ovog fenomena leži načelo kaotičnog gibanja molekula. Ovo je tzv. Brownian pokret. Što je veća tjelesna temperatura, to su aktivnije molekule koje se kreću u njemu, budući da imaju više kinetičke energije. U procesu toplinske vodljivosti sudjeluju elektroni, molekule i atomi. To se provodi u tijelima, čiji različiti dijelovi imaju nejednaku temperaturu.

Ako je tvar sposobna provoditi toplinu, možemogovoriti o dostupnosti kvantitativne osobine. U ovom slučaju njegova uloga ima koeficijent toplinske vodljivosti. Ova karakteristika pokazuje koliko će topline proći kroz jedinicu duljine i površine po jedinici vremena. U tom se slučaju temperatura tijela mijenja za točno 1 K.

Prethodno je vjerovao da je razmjena topline u raznimtijela (uključujući i prijenos topline zatvorenih struktura) je posljedica činjenice da od jednog dijela tijela do drugog tijek takozvana toplina. Međutim, nitko nikada nije pronašao znakove njegova stvarnog postojanja, a kada se molekularno-kinetička teorija razvila na određenu razinu, svi su zaboravili razmišljati o toplini, jer je hipoteza pokazala neodrživom.

Konvekcija. Prijelaz topline vode

termodinamika i prijenos topline

Pod ovom metodom izmjene toplineznači prijenos putem unutarnjih tokova. Zamislimo čajnik s vodom. Kao što je poznato, grijani zračni tokovi rastu prema gore. A hladna, teža, pada. Pa zašto bi voda trebala biti drukčija? To je apsolutno isto s njom. I u procesu takvog ciklusa, svi slojevi vode, bez obzira koliko ih se, zagrijavaju prije početka termalne ravnoteže. U određenim uvjetima, naravno.

zračenje

prijenos topline vodom

Ova metoda se sastoji u načeluelektromagnetsko zračenje. To je zbog unutarnje energije. Nećemo ući u teoriju toplinskog zračenja, jednostavno napominjemo da je razlog ovdje raspored napunjenih čestica, atoma i molekula.

Jednostavni problemi provođenja topline

Sada razgovarajmo o tome kako izgleda u praksiproračun prijenosa topline. Neka riješi jednostavan zadatak koji se odnosi na količinu topline. Pretpostavimo da imamo mase vode jednaku pola kilograma. Početna temperatura vode je 0 Celzijevih stupnjeva, konačna temperatura je 100. Nađimo količinu topline koju smo potrošili za zagrijavanje ove mase tvari.

Za to nam je potrebna formula Q = cm (t2-t1), gdje je Q količina topline, c je specifična toplina vode, m je masa tvari, t1 - početni, t2 Je li konačna temperatura. Za vodu, vrijednost c je tablična. Specifični toplinski kapacitet će iznositi 4200 J / kg * C. Sada zamijenite te vrijednosti u formuli. Dajmo da će količina topline biti jednaka 210000 J ili 210 kJ.

Prvi zakon termodinamike

načini prijenosa topline

Termodinamika i prijenos topline međusobno su povezanineki zakoni. Temelji se na znanju da se promjene unutarnje energije unutar sustava mogu postići na dva načina. Prva je komisija mehaničkog rada. Drugi je poruka određene količine topline. Usput, ovaj princip temelji se na prvom zakonu termodinamike. Evo njezine formulacije: ako je sustav obaviješten o određenoj količini topline, potrošit će se na rad na vanjskim tijelima ili na povećanje njegove unutarnje energije. Matematička notacija: dQ = dU + dA.

Pro ili kontra?

Apsolutno sve količine koje ulazematematički zapis prvog zakona termodinamike, može se napisati znakom plus ili minus znakom. A njihov izbor će biti uvjetovan uvjetima procesa. Pretpostavimo da sustav prima određenu količinu topline. U tom slučaju tijela se zagrijavaju. Posljedično, postoji širenje plina, što znači da se radi. Kao rezultat toga, vrijednosti će biti pozitivne. Ako se količina topline odvede, plin se hladi, rad se izvodi iznad njega. Vrijednosti će imati suprotne vrijednosti.

Alternativna formulacija prvog zakona termodinamike

 prijenos topline zatvorenih struktura

Pretpostavimo da imamo neke povremenoaktivni motor. U njemu radno tijelo (ili sustav) obavlja kružni proces. Obično se zove ciklus. Kao rezultat toga, sustav će se vratiti u prvobitno stanje. Bilo bi logično pretpostaviti da je u ovom slučaju je promjena unutarnje energije jednaka nuli. Ispada da će količina topline biti jednaka savršenom radu. Ove odredbe čine ga moguće formulirati prvi zakon termodinamike je već drugačije.

Iz nje možemo razumjeti što u prirodi ne možemopostoji stalni pokretni stroj prve vrste. To jest, uređaj koji više radi u usporedbi s energijom dobivenom izvana. U tom slučaju moraju se povremeno poduzimati radnje.

Prvi zakon termodinamike za izoprocese

Prvo razmotrimo izohorske postupke. Uz to, glasnoća ostaje konstantna. Dakle, promjena glasnoće bit će nula. Posljedično, posao će također biti nula. Ispustimo ovaj pojam iz prvog zakona termodinamike, nakon čega dobivamo formulu dQ = dU. Dakle, u izohoreznom procesu, sva toplina koja se isporučuje u sustav ide povećati unutarnju energiju plina ili mješavine.

Sada ćemo razgovarati o izobarskom procesu. Stalna vrijednost u njemu ostaje pritisak. U tom će slučaju unutarnja energija paralelno s radom. Ovdje je izvornu formulu: dQ = dU + pdV. Lako možemo izračunati obavljeni posao. Bit će jednako izrazu uR (T2-T1). Usput, to je fizičko značenje univerzalne konstante plina. U prisutnosti jednog molnog plina i temperaturnom razlikom od jednog Kelvina, univerzalna konstanta plina bit će jednaka radu koji se provodi u izobrijskom procesu.

Učitavanje ...
Učitavanje ...