Днес ще се опитаме да намерим отговор на въпроса- Прехвърлянето на топлина ли е? .. В статията ще разгледаме какво представлява един процес, какви видове съществуват в природата, както и каква е връзката между преноса на топлина и термодинамиката.
Преносът на топлина е физически процес, същносттакоето е пренос на топлинна енергия. Обменът се осъществява между два органа или тяхната система. В този случай предпоставка ще бъде прехвърлянето на топлина от по-нагрявани тела към по-малко нагряваните.
Топлопредаването е един и същ вид явлениекоито могат да възникнат при директен контакт и при наличие на разделителни прегради. В първия случай всичко е ясно, във втория тела, материали и медии могат да бъдат използвани като бариери. Топлопредаването ще се случи, ако система, състояща се от две или повече тела, не е в състояние на топлинно равновесие. Тоест един от обектите има по-висока или по-ниска температура в сравнение с другия. Тогава има пренос на топлинна енергия. Логично е да се предположи, че тя ще приключи, когато системата изпадне в състояние на термодинамично или топлинно равновесие. Процесът възниква спонтанно, както може да ни каже вторият закон на термодинамиката.
Преносът на топлина е процес, който можеразделени на три начина. Те ще имат основен характер, тъй като вътре в тях може да се разграничат реални подкатегории, които имат свои собствени характеристики, заедно с общи закони. Към днешна дата е обичайно да се разграничават три вида топлопредаване. Това са топлопроводимост, конвекция и излъчване. Да започнем с първото, може би.
Това е свойството на това или онова.материалното тяло да предава енергия. В същото време тя се прехвърля от по-топлата част в по-студената. Основата на това явление е принципът на произволното движение на молекулите. Това е така нареченото броуновско движение. Колкото по-висока е температурата на тялото, толкова по-активно се движат молекулите в него, тъй като имат по-голяма кинетична енергия. В процеса на топлопроводимост участват електрони, молекули, атоми. Извършва се в тела, различни части от които имат различни температури.
Ако веществото е в състояние да провежда топлина, ние можемговорим за наличието на количествена характеристика. В този случай неговата роля се играе от коефициента на топлопроводимост. Тази характеристика показва колко топлина преминава през индикатори за дължина и площ за единица време. В този случай телесната температура ще се промени точно с 1 К.
Преди се смяташе, че топлообменът в различнитела (включително топлопредаването на сградни обвивки) се свързва с факта, че така нареченият калоричен поток тече от една част на тялото в друга. Никой обаче не намери признаци за реалното му съществуване и когато молекулярната кинетична теория се разви до определено ниво, всички забравиха да помислят за калоричността, тъй като хипотезата се оказа несъстоятелна.
При този метод на топлообменПредаване чрез вътрешни потоци се разбира. Нека си представим чайник с вода. Както знаете, по-нагорещени въздушни течения се издигат нагоре. Студено, по-тежко, падайте надолу. Така че защо с водата трябва да е различно? При нея всичко е точно така. И в процеса на такъв цикъл всички слоеве вода, без значение колко са, ще се нагряват до настъпването на топлинно равновесие. При определени условия, разбира се.
Этот способ заключается в принципе електромагнитно излъчване. Тя възниква поради вътрешната енергия. Няма да навлизаме много в теорията на топлинното излъчване, само трябва да отбележим, че причината тук е подреждането на заредени частици, атоми и молекули.
Сега нека поговорим за това как изглежда на практикаизчисление на топлопреминаване Нека решим един прост проблем, свързан с количеството топлина. Да предположим, че имаме маса вода, равна на половин килограм. Първоначалната температура на водата е 0 градуса по Целзий, крайната - 100. Намираме количеството топлина, изразходвано от нас за загряване на тази маса от веществото.
За това се нуждаем от формулата Q = cm (t2-м1), където Q е количеството топлина, c е специфичната топлина на водата, m е масата на веществото, t1 - начална, t2 – конечная температура.За водата стойността на c е таблична. Конкретният топлинен капацитет ще бъде равен на 4200 J / kg * Ts. Сега заместваме тези стойности във формулата. Получаваме, че количеството топлина ще бъде равно на 210 000 J, или 210 kJ.
Термодинамиката и топлопредаването са свързани помежду синякои закони. Те се основават на знанието, че промените във вътрешната енергия в рамките на дадена система могат да бъдат постигнати чрез два метода. Първият е завършването на механична работа. Второто е съобщението за определено количество топлина. Между другото, първият закон на термодинамиката се основава на този принцип. Ето формулировката му: ако определено количество топлина е съобщено на системата, тя ще се изразходва за извършване на работа върху външни тела или за увеличаване на вътрешната й енергия. Математическа нотация: dQ = dU + dA.
Абсолютно всички количества, които са включени вматематическият запис на първия закон на термодинамиката може да се запише със знак плюс или със знак минус. Освен това изборът им ще бъде продиктуван от условията на процеса. Да предположим, че една система получава определено количество топлина. В този случай телата в него се нагряват. Следователно има разширяване на газа, което означава, че се работи. В резултат на това стойностите ще бъдат положителни. Ако количеството топлина се отнема, газът се охлажда, работата се извършва върху него. Стойностите ще бъдат обратни стойности.
Да предположим, че имаме определен периодичноработещ двигател. В него работният флуид (или системата) извършват кръгов процес. Обикновено се нарича цикъл. В резултат на това системата ще се върне в първоначалното си състояние. Би било логично да се предположи, че в този случай промяната на вътрешната енергия би била равна на нула. Оказва се, че количеството топлина става равно на перфектна работа. Тези разпоредби ни позволяват да формулираме първия закон на термодинамиката по различен начин.
От него можем да разберем, че в природата не можеима вечна машина за движение от първи вид. Тоест устройство, което върши повече работа от енергията, получена отвън. В този случай действията трябва да се извършват периодично.
Нека започнем с изохорен процес.С него силата на звука остава постоянна. Така че промяната в обема ще бъде нулева. Следователно работата също ще бъде равна на нула. Премахваме този термин от първия закон на термодинамиката, след което получаваме формулата dQ = dU. Следователно при изохорния процес цялата топлина, подавана в системата, се изразходва за увеличаване на вътрешната енергия на газа или сместа.
Сега нека поговорим за изобаричния процес.Постоянна стойност в него остава налягането. В този случай вътрешната енергия ще се промени паралелно с приключването на работата. Ето оригиналната формула: dQ = dU + pdV. Лесно можем да изчислим свършената работа. Тя ще бъде равна на израза uR (T2T1).Между другото, това е физическото значение на универсалната газова константа. При наличието на един мол газ и разлика в температурата на един Келвин, универсалната газова константа ще бъде равна на работата, извършена по време на изобарния процес.
