Šodien mēs centīsimies atrast atbildi uz jautājumu"Siltuma pārnese ir ...?". Šajā rakstā mēs apsvērsim, kāds process ir, kāds tas pastāv dabā, kā arī uzzināt, kāda ir saikne starp siltuma pārnesi un termodinamiku.
Siltuma padeve ir fizisks process, būtībakas sastāv no siltumenerģijas nodošanas. Apmaiņa notiek starp divām struktūrām vai to sistēmu. Obligāts nosacījums būs siltuma pārvade no vairāk sildāmām ķermeņiem uz mazāk siltām.
Siltuma padeve - šī ir sava veida parādība,kas var notikt ar tiešu kontaktu, un sadalot starpsienas klātbūtnē. Pirmajā gadījumā viss ir skaidrs, otrajā gadījumā iestādes, materiālus un plašsaziņas līdzekļus var izmantot kā šķēršļus. Siltuma padeve notiek gadījumos, kad sistēma, kas sastāv no divām vai vairākām ķermeņiem, nav siltuma līdzsvara stāvoklī. Tas ir, viens no objektiem ir augstāks vai zemāks par otru. Tad notiek siltumenerģijas nodošana. Ir loģiski pieņemt, ka tas beigsies, kad sistēma nonāks terodinamiskajā stāvoklī vai siltuma līdzsvarā. Process ir spontāns, jo mēs varam pateikt otro termodinamikas likumu.
Siltuma pārnese ir process, kas varsadalīts trīs veidos. Viņiem būs pamata raksturs, jo tajos var atšķirt reālas apakškategorijas, kurām ir savas raksturīgās iezīmes kopā ar vispārējiem modeļiem. Mūsdienās ir ierasts izdalīt trīs siltuma pārneses veidus. Tās ir siltuma vadītspēja, konvekcija un starojums. Sāksim varbūt ar pirmo.
Tas ir tā vai tā īpašuma nosaukumsmateriāla ķermeņa enerģijas nodošanai. Tajā pašā laikā tas tiek pārvietots no siltākas daļas uz vēsāku. Šīs parādības pamatā ir haotiskas molekulu kustības princips. Šī ir tā sauktā Brauna kustība. Jo augstāka ir ķermeņa temperatūra, jo aktīvākas molekulas tajā pārvietojas, jo tām ir lielāka kinētiskā enerģija. Elektroni, molekulas, atomi ir iesaistīti siltuma vadīšanas procesā. To veic ķermeņos, kuru dažādās daļās ir atšķirīga temperatūra.
Ja viela spēj vadīt siltumu, mēs varamrunāt par kvantitatīvās īpašības esamību. Šajā gadījumā tā lomu spēlē siltuma vadītspējas koeficients. Šis raksturlielums parāda, cik daudz siltuma iziet cauri garuma un laukuma vienības rādītājiem laika vienībā. Šajā gadījumā ķermeņa temperatūra mainīsies tieši par 1 K.
Iepriekš tika uzskatīts, ka siltuma apmaiņa dažādosķermeņi (ieskaitot norobežojošo konstrukciju siltuma pārnesi) ir saistīti ar faktu, ka tā dēvētās kalorijas plūst no vienas ķermeņa daļas uz otru. Tomēr neviens neatrada tās reālās eksistences pazīmes, un, kad molekulāri kinētiskā teorija attīstījās līdz noteiktam līmenim, visi aizmirsa domāt par kaloriju, jo hipotēze izrādījās nepieņemama.
Saskaņā ar šo siltumenerģijas apmaiņas metodiir saprotama pārraide ar iekšējo plūsmu palīdzību. Iedomāsimies ūdens tējkannu. Kā jūs zināt, vairāk uzkarsēta gaisa plūsma paceļas uz augšu. Un vēsāki, smagāki iet uz leju. Tātad, kāpēc ar ūdeni vajadzētu būt citādāk? Ar viņu viss ir tieši tāpat. Un šāda cikla gaitā visi ūdens slāņi, neatkarīgi no tā, cik daudz no tiem, sakarst līdz siltuma līdzsvara stāvokļa sākumam. Noteiktos apstākļos, protams.
Šis veids būtībā irelektromagnētiskā radiācija. Tas rodas iekšējās enerģijas dēļ. Mēs neiedziļināsimies siltuma starojuma teorijā, mēs vienkārši atzīmējam, ka iemesls šeit ir uzlādētu daļiņu, atomu un molekulu izvietojumā.
Tagad parunāsim par to, kā tas izskatās praksēsiltuma pārneses aprēķins. Atrisināsim vienkāršu problēmu, kas saistīta ar siltuma daudzumu. Pieņemsim, ka mums ir ūdens masa, kas vienāda ar pusi kilogramu. Sākotnējā ūdens temperatūra ir 0 grādi pēc Celsija, galīgā temperatūra ir 100. Atrodīsim siltuma daudzumu, ko mēs iztērējām šīs vielas masas sildīšanai.
Tam mums nepieciešama formula Q = cm (t2-t1), kur Q ir siltuma daudzums, c ir ūdens īpatnējā siltuma jauda, m ir vielas masa, t1 - sākotnējais, t2 - galīgā temperatūra. Ūdenim c vērtība ir tabula. Īpatnējais siltums būs vienāds ar 4200 J / kg * C. Tagad mēs aizstājam šīs vērtības formulā. Mēs saprotam, ka siltuma daudzums būs vienāds ar 210 000 J vai 210 kJ.
Termodinamika un siltuma pārnešana ir saistītasdaži likumi. To pamatā ir zināšanas, ka izmaiņas iekšējā enerģijā sistēmā var panākt divējādi. Pirmais ir mehāniskais darbs. Otrais ir noteikta siltuma daudzuma saziņa. Starp citu, uz šo principu balstās pirmais termodinamikas likums. Šeit ir tā formulējums: ja sistēmai tika paziņots noteikts siltuma daudzums, tas tiks iztērēts, lai veiktu darbu ar ārējiem ķermeņiem vai palielinātu tās iekšējo enerģiju. Matemātiskais apzīmējums: dQ = dU + dA.
Pilnīgi visi daudzumi, kas iekļautipirmā termodinamikas likuma matemātisko ierakstu var uzrakstīt gan ar plus zīmi, gan ar mīnus zīmi. Turklāt viņu izvēli noteiks procesa apstākļi. Pieņemsim, ka sistēma saņem nedaudz siltuma. Šajā gadījumā ķermeņi tajā sakarst. Līdz ar to gāze izplešas, kas nozīmē, ka tiek veikts darbs. Rezultātā vērtības būs pozitīvas. Ja siltuma daudzums tiek atņemts, gāze tiek atdzesēta, tiek strādāts pie tā. Vērtības tiks mainītas.
Pieņemsim, ka mums periodiski ir noteiktsdarbojas dzinējs. Tajā darba šķidrums (vai sistēma) veic apļveida procesu. To parasti sauc par ciklu. Tā rezultātā sistēma atgriezīsies sākotnējā stāvoklī. Būtu loģiski pieņemt, ka šajā gadījumā iekšējās enerģijas izmaiņas būs vienādas ar nulli. Izrādās, ka siltuma daudzums kļūs vienāds ar perfektu darbu. Šie noteikumi ļauj formulēt pirmo termodinamikas likumu citādi.
No tā mēs varam saprast, ka dabā tā nevarir pirmā veida mūžīgā kustības mašīna. Tas ir, ierīce, kas darbu veic lielākā apjomā, salīdzinot ar enerģiju, kas saņemta no ārpuses. Šajā gadījumā darbības jāveic periodiski.
Sāksim ar izohorisko procesu.Ar to skaļums paliek nemainīgs. Tas nozīmē, ka tilpuma izmaiņas būs vienādas ar nulli. Tāpēc arī darbs būs nulle. Izmetīsim šo terminu no pirmā termodinamikas likuma, pēc kura iegūstam formulu dQ = dU. Tas nozīmē, ka izohora procesā viss sistēmai piegādātais siltums tiek iztērēts gāzes vai maisījuma iekšējās enerģijas palielināšanai.
Tagad parunāsim par izobarisko procesu.Spiediens tajā paliek nemainīgs. Šajā gadījumā iekšējā enerģija mainīsies paralēli darba veikšanai. Šeit ir sākotnējā formula: dQ = dU + pdV. Mēs varam viegli aprēķināt veicamo darbu. Tas būs vienāds ar izteicienu uR (T2-T1).Starp citu, tā ir universālās gāzes konstante fiziskā nozīme. Viena gāzes mola un viena Kelvina temperatūras starpības klātbūtnē universālā gāzes konstante būs vienāda ar izobāriskajā procesā paveikto.
