Vandaag zullen we proberen het antwoord op de vraag te vinden"Warmteoverdracht is het? ..". In het artikel zullen we bekijken wat het proces is, welke soorten het in de natuur voorkomen, en ook ontdekken wat de relatie is tussen warmteoverdracht en thermodynamica.
Теплопередача - это физический процесс, суть dat is de overdracht van thermische energie. De uitwisseling vindt plaats tussen twee lichamen of hun systeem. In dit geval is een voorwaarde de overdracht van warmte van meer verwarmde lichamen naar minder verwarmde lichamen.
Warmteoverdracht is hetzelfde soort fenomeenwat zowel bij direct contact als bij aanwezigheid van scheidingswanden kan optreden. In het eerste geval is alles duidelijk, in het tweede kunnen lichamen, materialen en omgevingen als barrières worden gebruikt. Warmteoverdracht vindt plaats in gevallen waarin een systeem bestaande uit twee of meer lichamen zich niet in een thermisch evenwicht bevindt. Dat wil zeggen, een van de objecten heeft een hogere of lagere temperatuur dan de andere. Dan vindt de overdracht van warmte-energie plaats. Het is logisch om aan te nemen dat het zal worden voltooid wanneer het systeem in een toestand van thermodynamisch of thermisch evenwicht komt. Het proces vindt spontaan plaats, zoals de tweede wet van de thermodynamica ons kan vertellen.
Warmteoverdracht is een proces dat kanverdeeld in drie manieren. Ze zullen een basaal karakter hebben, omdat daarin echte subcategorieën kunnen worden onderscheiden, die hun eigen karakteristieke kenmerken hebben, samen met algemene wetten. Tegenwoordig is het gebruikelijk om drie soorten warmteoverdracht te onderscheiden. Dit zijn thermische geleidbaarheid, convectie en straling. Laten we misschien met de eerste beginnen.
Dit is de naam van het eigendom van dit of datvan het materiële lichaam om energie over te dragen. Daarbij wordt het van het warmere deel naar het koudere deel overgebracht. Dit fenomeen is gebaseerd op het principe van chaotische beweging van moleculen. Dit is de zogenaamde Brownse beweging. Hoe hoger de lichaamstemperatuur, hoe meer actieve moleculen erin bewegen, omdat ze meer kinetische energie hebben. Elektronen, moleculen, atomen zijn betrokken bij het proces van warmtegeleiding. Het wordt uitgevoerd in lichamen waarvan verschillende delen verschillende temperaturen hebben.
Als de stof warmte kan geleiden, kunnen wij datpraten over de aanwezigheid van een kwantitatief kenmerk. In dit geval wordt zijn rol gespeeld door de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt. Deze eigenschap laat zien hoeveel warmte er door eenheidsindicatoren van lengte en oppervlakte per tijdseenheid gaat. In dit geval verandert de lichaamstemperatuur met precies 1 K.
Eerder werd aangenomen dat de uitwisseling van warmte in verschillendelichamen (inclusief warmteoverdracht van omhullende structuren) houdt verband met het feit dat de zogenaamde calorische stromen van het ene deel van het lichaam naar het andere. Niemand vond echter tekenen van het echte bestaan ervan, en toen de moleculair-kinetische theorie zich tot een bepaald niveau ontwikkelde, vergat iedereen na te denken over calorie, omdat de hypothese onhoudbaar bleek te zijn.
Onder deze methode van uitwisseling van thermische energietransmissie door middel van interne streams wordt begrepen. Laten we ons een ketel water voorstellen. Zoals u weet, stijgen er meer verwarmde luchtstromen naar boven. En de koudere, de zwaardere, gaan naar beneden. Dus waarom zou het anders zijn met water? Bij haar is alles precies hetzelfde. En in de loop van zo'n cyclus zullen alle waterlagen, ongeacht hoeveel, opwarmen tot het begin van een toestand van thermisch evenwicht. Natuurlijk onder bepaalde voorwaarden.
Deze manier is eigenlijkelectromagnetische straling. Het ontstaat door interne energie. We gaan niet diep in op de theorie van thermische straling, we merken alleen op dat de reden hier ligt in de rangschikking van geladen deeltjes, atomen en moleculen.
Laten we het nu hebben over hoe het er in de praktijk uitzietwarmteoverdracht berekening. Laten we een eenvoudig probleem oplossen met betrekking tot de hoeveelheid warmte. Laten we zeggen dat we een massa water hebben die gelijk is aan een halve kilogram. De begintemperatuur van het water is 0 graden Celsius, de eindtemperatuur is 100. Laten we de hoeveelheid warmte vinden die we hebben uitgegeven om deze massa materie te verwarmen.
Hiervoor hebben we de formule Q = cm (t2-m1), waarbij Q de hoeveelheid warmte is, c de specifieke warmtecapaciteit van water, m de massa van een stof, t1 - eerste, t2 - eindtemperatuur. Voor water is de waarde van c in tabelvorm. De soortelijke warmtecapaciteit zal gelijk zijn aan 4200 J / kg * C. Nu vervangen we deze waarden in de formule. We begrijpen dat de hoeveelheid warmte gelijk zal zijn aan 210.000 J, of 210 kJ.
Thermodynamica en warmteoverdracht zijn gerelateerdenkele wetten. Ze zijn gebaseerd op de wetenschap dat veranderingen in interne energie binnen het systeem op twee manieren kunnen worden bereikt. De eerste is mechanisch werk. De tweede is de overdracht van een bepaalde hoeveelheid warmte. Overigens is de eerste wet van de thermodynamica op dit principe gebaseerd. Hier is de formule: als een bepaalde hoeveelheid warmte aan het systeem werd doorgegeven, zal deze worden besteed aan het uitvoeren van werkzaamheden aan externe lichamen of aan het verhogen van de interne energie. Wiskundige notatie: dQ = dU + dA.
Absoluut alle hoeveelheden die zijn inbegrepen inwiskundig record van de eerste wet van de thermodynamica, kan worden geschreven met zowel het plus- als het minteken. Bovendien wordt hun keuze bepaald door de omstandigheden van het proces. Laten we zeggen dat het systeem wat warmte ontvangt. In dit geval worden de lichamen erin warm. Hierdoor zet het gas uit, waardoor er gewerkt wordt. Als resultaat zullen de waarden positief zijn. Als de hoeveelheid warmte wordt afgevoerd, wordt het gas gekoeld, wordt er aan gewerkt. De waarden worden omgekeerd.
Stel dat we een bepaalde periodiek hebbenwerkende motor. Daarin voert de werkvloeistof (of systeem) een circulair proces uit. Het wordt meestal een cyclus genoemd. Als gevolg hiervan keert het systeem terug naar zijn oorspronkelijke staat. Het zou logisch zijn om aan te nemen dat in dit geval de verandering in interne energie gelijk is aan nul. Het blijkt dat de hoeveelheid warmte gelijk zal worden aan het perfecte werk. Deze bepalingen maken het mogelijk om de eerste wet van de thermodynamica op een andere manier te formuleren.
Daaruit kunnen we opmaken dat het in de natuur niet kaner is een perpetuum mobile van de eerste soort. Dat wil zeggen, een apparaat dat in een grotere hoeveelheid werk verricht in vergelijking met de energie die van buitenaf wordt ontvangen. In dit geval moeten er periodiek acties worden uitgevoerd.
Laten we beginnen met het isochore proces. Hiermee blijft het volume constant. Dit betekent dat de volumeverandering nul zal zijn. Daarom zal ook het werk nul zijn. Laten we deze term verwijderen uit de eerste wet van de thermodynamica, waarna we de formule dQ = dU krijgen. Dit betekent dat in het isochore proces alle warmte die aan het systeem wordt geleverd, wordt besteed aan het verhogen van de interne energie van het gas of mengsel.
Laten we het nu hebben over het isobare proces. De druk blijft er constant in. In dit geval verandert de interne energie parallel met de uitvoering van het werk. Hier is de originele formule: dQ = dU + pdV. We kunnen eenvoudig berekenen hoeveel werk er wordt gedaan. Het is gelijk aan de uitdrukking uR (T2-T1). Dit is trouwens de fysieke betekenis van de universele gasconstante. In aanwezigheid van één mol gas en een temperatuurverschil van één Kelvin, zal de universele gasconstante gelijk zijn aan het werk dat wordt gedaan in het isobare proces.
