Ma megpróbáljuk megtalálni a választ a kérdésre"Hőátadás van? .." A cikkben megvizsgáljuk, mi az a folyamat, milyen típusú létezik a természetben, és megtudjuk, mi a kapcsolat a hőátadás és a termodinamika között.
A hőátadás egy fizikai folyamat, a lényegami a hőenergia átadása. Cserére kerül sor két test vagy rendszerük között. Ebben az esetben előfeltétel a hő átadása a több fűtött testről a kevésbé fűtött testre.
A hőátadás ugyanaz a jelenségamelyek közvetlen érintkezésben és elválasztó partíciók jelenlétében fordulhatnak elő. Az első esetben minden világos, a második esetben a testek, az anyagok és a média felhasználhatók akadályokként. Hőátadás akkor következik be, ha egy két vagy több testből álló rendszer nincs hőegyensúlyban. Vagyis az egyik tárgy hőmérséklete magasabb vagy alacsonyabb, mint a másikban. Aztán ott van a hőenergia átadása. Logikus azt feltételezni, hogy akkor ér véget, amikor a rendszer termodinamikai vagy termikus egyensúlyi állapotba kerül. A folyamat spontán módon zajlik, ahogyan a termodinamika második törvénye megmondhatja nekünk.
A hőátadás egy folyamat, amely képeshárom módon osztva. Alapvető természetük lesz, mivel bennük meg lehet különböztetni a valódi alkategóriákat, amelyeknek sajátosságaik vannak, az általános törvényekkel együtt. A mai napig szokás megkülönböztetni a három hőátadást. Ezek a hővezető képesség, a konvekció és a sugárzás. Kezdjük talán az elsővel.
Ez ennek vagy ennek a tulajdonsága.az anyagi test az energia átvitelére. Ezenkívül a melegebb részről a hidegebb szakaszra kerül. Ennek a jelenségnek a alapja a molekulák véletlenszerű mozgása. Ez az úgynevezett Brown-mozgás. Minél magasabb a test hőmérséklete, annál aktívabban mozognak benne a molekulák, mivel nagyobb kinetikus energiájuk van. A hővezetés folyamatában elektronok, molekulák, atomok vesznek részt. Ezt olyan testekben végzik, amelyek különböző részeinek hőmérséklete eltérő.
Ha egy anyag képes hőt vezetni, akkor mi is képesbeszéljünk egy mennyiségi jellemző jelenlétéről. Ebben az esetben a hővezetési együtthatót játszik szerepet. Ez a jellemző megmutatja, hogy mekkora hőmennyiség halad át egységnyi időtartamonként a hossz és terület egységmutatóin. Ebben az esetben a testhőmérséklet pontosan 1 K-val változik.
Korábban azt hitték, hogy a hőcserélés különféleA testek (ideértve az épületburkolatok hőátadását is) azzal a ténygel társulnak, hogy az úgynevezett fűtőáram a test egyik részéről a másikra áramlik. Senki azonban nem talált jeleket annak valódi létezéséről, és amikor a molekuláris-kinetikai elmélet egy bizonyos szintre fejlődött, mindenki elfelejtette gondolkodni a fűtőértékről, mivel a hipotézis tarthatatlannak bizonyult.
Ezen hőcserélő módszer szerintA belső áramok általi továbbítást értjük. Képzeljük el egy vízforralót. Mint tudod, több melegített levegőáram emelkedik fel. Hideg, nehezebb esik le. Akkor miért kellene mindennek másnak lennie a vízzel? Pontosan ugyanaz van vele. És egy ilyen ciklus során a víz minden rétege, függetlenül attól, hogy hány ilyen van, felmelegszik a termikus egyensúly kialakulásához. Természetesen bizonyos feltételek mellett.
Ez a módszer alapvetőenelektromágneses sugárzás. A belső energia miatt merül fel. Sokat nem megyünk bele a termikus sugárzás elméletébe, csak megjegyezzük, hogy ennek oka a töltött részecskék, atomok és molekulák elrendezése.
Most beszéljünk arról, hogy hogyan néz ki a gyakorlatbanhőátadás számítása. Oldjuk meg a hőmennyiséggel kapcsolatos egyszerű problémát. Tegyük fel, hogy a víz tömege fele kilogramm. A kezdeti vízhőmérséklet 0 Celsius fok, a végső hőmérséklet 100. Megtaláljuk az általunk felhasznált hőmennyiséget az anyag tömegének felmelegítéséhez.
Ehhez a Q = cm (t2-m1), ahol Q a hőmennyiség, c a víz fajlagos hője, m az anyag tömege, t1 - kezdeti, t2 - végső hőmérséklet.Víznél c értéke táblázatos. A fajlagos hőkapacitás 4200 J / kg * Ts értékkel egyenlő. Most ezeket az értékeket helyettesítjük a képletben. Azt kapjuk, hogy a hőmennyiség 210 000 J vagy 210 kJ.
A termodinamika és a hőátadás összekapcsolódnaknéhány törvény. Ezek azon a tudáson alapulnak, hogy a rendszerben a belső energia változásai két módszerrel érhetők el. Az első a mechanikus munka befejezése. A második üzenet egy bizonyos hőmennyiségről szól. Mellesleg, a termodinamika első törvénye ezen az elven alapszik. Itt van a megfogalmazása: ha egy bizonyos hőmennyiséget továbbítottak a rendszerhez, akkor azt arra fogják fordítani, hogy külső testeken dolgozzanak, vagy hogy növeljék belső energiájukat. Matematikai jelölés: dQ = dU + dA.
Абсолютно все величины, которые входят в a termodinamika első törvényének matematikai feljegyzése pluszjelet vagy mínuszjelet írhat. Sőt, választásukat a folyamat feltételei diktálják. Tegyük fel, hogy egy rendszer bizonyos mennyiségű hőt vesz fel. Ebben az esetben a benne levő testek felmelegülnek. Következésképpen növekszik a gáz, ami azt jelenti, hogy munkát végeznek. Ennek eredményeként az értékek pozitívak lesznek. Ha a hőmennyiséget elveszik, a gázt lehűtjük, megmunkáljuk. Az értékek fordított értékek lesznek.
Tegyük fel, hogy van bizonyos időszakosműködő motor. Ebben a munkafolyadék (vagy a rendszer) körfolyamatot hajt végre. Ezt általában ciklusnak hívják. Ennek eredményeként a rendszer visszatér eredeti állapotába. Logikus lenne azt feltételezni, hogy ebben az esetben a belső energia változása nullával egyenlő. Kiderül, hogy a hőmennyiség megegyezik a tökéletes munkával. Ezek a rendelkezések lehetővé teszik számunkra, hogy a termodinamika első törvényét másképp fogalmazzuk meg.
Ebből megérthetjük, hogy a természetben nemlétezik az első típusú örökmozgás gépe. Vagyis egy olyan eszköz, amely több munkát végez, mint a kívülről érkező energia. Ebben az esetben a műveleteket időszakonként kell elvégezni.
Рассмотрим для начала изохорический процесс.Ezzel a hangerő állandó marad. Tehát a hangerő változása nulla lesz. Ezért a munka nulla lesz. Ezt a kifejezést eltávolítottuk a termodinamika első törvényéből, amely után a dQ = dU képletet kapjuk. Ezért az izokorikus folyamat során a rendszerbe juttatott hőt a gáz vagy keverék belső energiájának növelésére fordítják.
Most beszéljünk az izobár folyamatról.Egy állandó érték benne marad a nyomás. Ebben az esetben a belső energia megváltozik a munka befejezésével párhuzamosan. Itt az eredeti képlet: dQ = dU + pdV. Könnyen kiszámolhatjuk az elvégzendő munkát. Ez megegyezik az uR (T2T1)Mellesleg, ez az univerzális gázállandó fizikai jelentése. Egy mol gáz jelenlétében és egy kelvin hőmérsékleti különbségénél az univerzális gázállandó megegyezik az izobár folyamat során végzett munkával.
