The թերմոդինամիկա եւ ջերմատեխնիկա: Մեթոդները ջերմային փոխանցման եւ հաշվարկման Ջերմային փոխանցման, դա ...

Այսօր մենք կփորձենք գտնել պատասխանը այն հարցին, թե «Heat, որ ...». Այս հոդվածում մենք համարում ենք, որ դա մի գործընթաց է, որը նրա տեսակներ գոյություն ունեն բնության, եւ գիտենք, թե ինչ է հարաբերությունները ջերմային փոխանցման եւ թերմոդինամիկայի:

սահմանումը

Heat Transfer - ը ֆիզիկական գործընթաց, որի էությունը այն է, որ փոխանցել է ջերմության էներգիան: Փոխանակում տեղի է ունենում երկու մարմինների կամ դրանց համակարգում: Այսպիսով, նախապայման ջերմային փոխանցման կլինի բուռն մարմինների հետ մի քիչ ջեռուցվում.

գործընթացի Նկարագրություն

Ջերմային փոխանցման, - սա նման երեւույթի, որը կարող է առաջանալ, ըստ անմիջական շփման, եւ ներկայությամբ բաժանարար պատերի. Առաջին դեպքում, բոլորին պարզ է, բայց երկրորդ մարմնի կարող է օգտագործվել որպես խոչընդոտներ նյութեր, շրջակա միջավայրին: Ջերմային փոխանցման տեղի կունենա այն դեպքերում, երբ այդ համակարգը, որը բաղկացած է երկու կամ ավելի մարմինների, ոչ մի պետության ջերմային հավասարակշռության. Այսինքն, մեկը օբյեկտների ունի բարձր կամ ցածր ջերմաստիճան, քան մյուս. Այստեղ ապա փոխանցումներ ջերմային իշխանությունը: Դա տրամաբանական է ենթադրել, որ այն կավարտվի այն ժամանակ, երբ համակարգը ուժի մեջ է պետության թերմոդինամիկական կամ ջերմային հավասարակշռության. Այդ գործընթացը տեղի է ունենում տարերայնորեն, քանի որ մենք կարող ենք ասել, թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը:

տեսակներ

Ջերմային փոխանցման մի գործընթաց է, որը կարող է բաժանել երեք մեթոդների: Նրանք ստիպված կլինեն հիմնական բնույթ են կրում, քանի որ նրանց մեջ կա իրական ենթահանձնաժողով հետ իր հատկանիշներով վրա անդա հետ ընդհանուր օրենքներին: Այսօր բաժանված է երեք տեսակի ջերմային փոխանցման: Այս անցկացումը, կոնվենցիայով եւ ճառագայթում: Սկսենք առաջին, գուցե.

Մեթոդները ջերմային փոխանցման: Ջերմային ջերմահաղորդություն:

Այնպես որ այն գույքը նյութական մարմնի, որպեսզի էներգետիկ փոխանցումը: Այսպիսով, այն փոխանցվում է hotter մասերից նույն է, որ colder. Հիմքը այս երեւույթի սկզբունքը քաոսային շարժման մոլեկուլների. Սա, այսպես կոչված Brownian միջնորդությունը: Այնքան մեծ է մարմնի ջերմաստիճանը պահպանվում, ապա դա ավելի շարժվում է մոլեկուլ, քանի որ նրանք ունեն ավելի մեծ կինետիկ էներգիան. Այդ գործընթացը ներառում է ջերմային անցկացման էլեկտրոնների, մոլեկուլներ, ատոմների. Այն իրականացվում է մարմինների, տարբեր մասեր, որոնք ունեն անհավասար ջերմաստիճանը:

Եթե նյութ կարող է անցկացնել շոգին, մենք կարող ենք խոսել քանակական բնորոշ: Այս դեպքում, այն է խաղում դերը ջերմային ջերմահաղորդություն: Սա բնորոշ ցույց է տալիս, թե որքան ջերմային անցնում անհատական պարամետրերի երկարությամբ եւ տարածքի մեկ միավորի ժամանակ. Այս դեպքում է, որ մարմնի ջերմաստիճանը չի փոխվի, թե 1 Կ.

Նախկինում ենթադրվում էր, որ փոխանակումը ջերմության տարբեր մարմինների (այդ թվում ջերմային փոխանցման կառուցվածքների), պայմանավորված է նրանով, որ մեկ մարմնի մասի մյուսը, այսպես կոչված ջերմություն միջոցների հոսքերը: Սակայն, նշանները նրա փաստացի գոյության, ոչ ոք չի գտել, եւ երբ մոլեկուլային-կինետիկ տեսության ը մշակել է որոշակի մակարդակի, բոլոր մասին կալորիականության եւ մոռացել է մտածել, քանի որ վարկածը էր անգործունակ:

Կոնվենցիայով: The ջերմատեխնիկա ջուր

Այս կերպ, որ ջերմային էներգիայի փոխանակման հասկացան, փոխանցման ներքին թելերով: Եկեք պատկերացնենք մի թեյնիկ ջուր: Ինչպես հայտնի է, թեժ օդի հոսում վեր բարձրանալ: Սառը, ավելի ծանր ընկնում ներքեւ. Այսպիսով, ինչու ամբողջ ջուրը պետք է այլ կերպ լինել: Նա հենց նույն. Եւ ի ընթացքում այս ցիկլի, բոլոր շերտերը ջուր, անկախ նրանից, թե որքան շատ են նրանք կարող են լինել, չի տաքացնում մինչեւ պետության ջերմային հավասարակշռության. Որոշակի պայմաններում, իհարկե:

ճառագայթում

Այս մեթոդը սկզբունքը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման: Դա պայմանավորված է ներքին էներգիայի. Խիստ գնալ տեսության ջերմային ճառագայթման չսկսվել, պարզապես նշում են, որ պատճառը այստեղ է, որ սարքը լիցքավորված մասնիկների, ատոմների եւ մոլեկուլների.

Պարզ խնդիրներն ջերմային ջերմահաղորդություն

Հիմա եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչպես է, գործնականում կարծես ջերմային փոխանցման հաշվարկների: Եկեք լուծել մի պարզ խնդիր հետ կապված քանակի ջերմության. Եկեք ենթադրենք, որ մենք ունենք մի զանգված ջրի հավասար է կես կիլոգրամի: Մեկնարկային ջրի ջերմաստիճանը - 0 աստիճան Celsius, վերջնական - 100. Մենք գտնում ենք, ջերմային քանակի ծախսվել կոնտակտային զանգված ջեռուցման նյութ:

Որպեսզի դա անել, մենք պետք է բանաձեւ, Q = սմ (T ₂ -t _1), որտեղ Q - գումարը ջերմության, C - կոնկրետ շոգին ջրի, մ - զանգվածի նյութական, t ₁ - նախնական, t ₂ վերջնական ջերմաստիճանում: Ջուր սեղանը արժեքը գ բնույթ. Տեսակարար ջերմունակությունը հավասար է 4200 J / կգ * C. Այժմ մենք փոխարինել այդ արժեքները բանաձեւից: Մենք գտնում ենք, որ այդ գումարը ջերմության հավասար է 210000 J, կամ 210 կՋ:

Առաջին օրենքն թերմոդինամիկայի

Այն թերմոդինամիկա եւ ջերմային փոխանցում, որոնք կապված են որոշակի օրենքներով: Իրենց հիման - գիտելիքն է, որ այդ փոփոխությունը ներքին էներգիայի համակարգում կարող է հասնել երկու մեթոդներով: Ծագման - մեխանիկական վաստակելով գործողություն. Երկրորդ - հաղորդագրությունը որոշակի ջերմության. Այս սկզբունքով, ի դեպ, առաջին օրենքն թերմոդինամիկայի: Այստեղ է, որ ձեւակերպումն Եթե համակարգն արդեն տեղեկացրել որոշակի քանակությամբ ջերմության, կծախսվի է հանձնաժողովի աշխատանքների վերաբերյալ արտաքին մարմիններին կամ ավելացում իր ներքին էներգիան. Մաթեմատիկական արտահայտությունը: DQ = Du + Da:

Գումարած կամ հանած:

Բացարձակապես բոլոր արժեքները, որոնք մաս են կազմում մաթեմատիկական ձայնագրության առաջին օրենքը թերմոդինամիկա կարելի է գրել այնպես, ինչպես որ «պլյուս» եւ մի «մինուս» նշանով: Ընտրությունը գործընթացի թելադրված է լինելու պայմաններում: Եկեք ենթադրենք, որ այդ համակարգը ստանում է որոշակի քանակությամբ ջերմության. Այս դեպքում, այդ մարմինը իր ջերմության. Հետեւաբար, կա գազ ընդլայնումը եւ, հետեւաբար, աշխատանք է կատարվել: Որպես հետեւանք, արժեքը կլինի դրական: Եթե գումարը ջերմության վերցուի, գազի cooled, աշխատանքը կատարվում է դրան. Այն արժեքները, շրջված արժեքները:

Այլընտրանք ձեւակերպումը առաջին օրենքի թերմոդինամիկայի

Ենթադրենք, որ մենք ունենք մի կապոց շարժիչը: Այն աշխատում է հեղուկ (կամ համակարգ), կատարել ցիկլային գործընթաց: Այն կոչվում է ցիկլը. Որպես հետեւանք, համակարգը կվերադառնա իր սկզբնական վիճակում. Դա կլինի տրամաբանական է ենթադրել, որ այս դեպքում փոփոխությունը ներքին էներգիայի հավասար է զրոյի: Ստացվում է, որ գումարը ջերմության հավասար կլինի կատարյալ աշխատանք. Այս դրույթները դարձնել այն հնարավոր է ձեւակերպել առաջին օրենքն թերմոդինամիկայի արդեն իսկ տարբերվում.

Այստեղից կարելի է հասկանալ, որ բնության մեջ չի կարող լինել անժամկետ միջնորդությունը մեքենա առաջին տեսակի. Այսինքն, մի սարք, որը կատարում է աշխատանքը ավելի մեծ չափով համեմատ էներգիայի ստացված դրսից: Այս դեպքում, ակցիան պետք է իրականացվի պարբերաբար:

Առաջին օրենքն թերմոդինամիկայի համար izoprotsessov

Համարում են, սկսել isochoric գործընթացը: Նրա տակ ծավալը մնում է անփոփոխ: Այնպես որ, ծավալը փոփոխությունը կլինի զրոյական: Հետեւաբար, աշխատանքը կլինի նաեւ զրոյական: Մենք հեռացնել այս բաղադրիչը է առաջին օրենքը թերմոդինամիկա, եւ ապա ձեռք բերել բանաձեւը DQ = Du: Ուստի, isochoric գործընթացի բոլոր ջերմային մեջ է դրվել մի համակարգ, շարունակում է ավելացնել ներքին էներգիան, որ գազի, կամ դրանց խառնուրդները.

Հիմա եկեք խոսենք մի isobaric գործընթացում. Մնում մշտական ճնշումը դրանում: Այս դեպքում, ներքին էներգիայի կփոխվի զուգահեռ հանձնաժողովի աշխատանքներին: Այստեղ է, բնօրինակը բանաձեւը: DQ = Du + pdv: Մենք կարող ենք հեշտությամբ հաշվարկել կատարել աշխատանքը. Դա կլինի հավասար է արտահայտվելու ur (T ₂ -T _1): Ի դեպ, սա այն ֆիզիկական իմաստը համընդհանուր գազի հաստատունի: Ներկայությամբ մեկ խլուրդ գազի եւ ջերմաստիճանի տարբերությունը, մեկ բաղադրիչի կելվին, որ ունիվերսալ գազի հաստատունը հավասար է կատարված աշխատանքի ժամանակ isobaric գործընթացում: