A termodinámica e transferencia de calor. Métodos de transferencia de calor e de cálculo. A transferencia de calor - é ...

Hoxe imos tratar de atopar unha resposta á pregunta "Heat - que ..?". Neste artigo consideramos que é un proceso que hai súas especies na natureza, e saber cal é a relación entre a transferencia de calor e termodinámica.

definición

Transferencia de Calor - un proceso físico, a esencia do que é a transferencia de enerxía térmica. Cambio ocorre entre os dous órganos, ou o seu sistema. Así, a transferencia de calor de condición previa será por un corpos quentes a unha menor Calefacción.

Características do proceso

A transferencia de calor - este é o tipo de fenómeno que pode ocorrer por contacto directo, e na presenza de particións. No primeiro caso, todo claro, pero no segundo corpo a ser utilizado como material de barreiras, ambiente. A transferencia de calor pode ocorrer en caso de que o sistema consistía en dous ou máis corpos, non está nun estado de equilibrio térmico. Isto é, un dos obxectos ten unha temperatura máis alta ou máis baixa que o outro. Aquí, a continuación, transfire a enerxía térmica. É lóxico supoñer que será completada cando o sistema entra nun estado de equilibrio termodinámico ou térmica. O proceso ocorre espontaneamente, como podemos dicir a segunda lei da termodinámica.

tipos

A transferencia de calor - un proceso que pode ser dividido en tres métodos. Eles terán unha natureza básica, porque neles hai unha certa sub coas súas características propias en pé de igualdade coas leis xerais. Hoxe está dividido en tres tipos de transferencia de calor. Este condución, convección e radiación. Imos comezar co primeiro, quizais.

Métodos de transferencia de calor. condutividade térmica.

Así é a propiedade dun corpo material para facer a transferencia de enerxía. Así, é trasladado a partir das partes máis quentes do mesmo, que é máis frío. A base deste fenómeno é o principio do movemento caótico das moléculas. Este así chamado movemento browniano. Canto maior sexa a temperatura do corpo, máis se move na molécula, porque eles teñen unha maior enerxía cinética. O proceso implica térmicas electróns de condución, moléculas, átomos. É levado a cabo nos órganos, diferentes partes de que de temperatura desigual.

Se a substancia é capaz de conducir a calor, podemos falar dunha característica cuantitativa. Neste caso, ela xoga o papel da condutividade térmica. Isto indica a cantidade de calor pasa a través dos parámetros individuais de lonxitude e área por unidade de tempo. Neste caso, a temperatura do corpo vai cambiar por exactamente 1 K.

Anteriormente, críase que o intercambio de calor en corpos diferentes (incluíndo estruturas de tramas de transmisión de calor), debido ao feito de que a partir dunha parte do corpo a outro chamado fluxos calóricas. Con todo, sinais da súa existencia real, ninguén atopou, e cando a teoría molecular-cinética desenvolveu a un certo nivel, todo sobre o calor e se esqueceu de pensar, porque a hipótese era insostible.

Convección. A auga de transferencia de calor

Por esta forma o intercambio de enerxía térmica comprendida transferencia con roscas internas. Imos imaxinar unha chaleira de auga. Como é sabido, un aire quente flúe escalada cara arriba. Un frío, máis pesado caer abaixo. Entón, por que toda a auga debe ser doutro xeito? Ela é o mesmo. E ao longo deste ciclo, as capas de auga, non importa cantos sexan, vai quentar antes do estado de equilibrio térmico. Baixo certas condicións, por suposto.

radiación

Este método é o principio de radiación electromagnética. É debido á enerxía interna. Fortemente entrar na teoría de radiación de calor non comezar, simplemente destacar que a razón é aquí o dispositivo de partículas cargadas, átomos e moléculas.

Tarefas sobre condutividade térmica

Agora imos falar sobre como, na práctica, parece cálculos de transferencia de calor. Imos resolver un problema sinxelo relacionada coa cantidade de calor. Supoñamos que temos unha masa de auga igual a metade dun quilogramo. A temperatura inicial da auga - de 0 graos Celsius, final - 100. Atopamos cantidade de calor pasou masa de contacto para o quentamento da sustancia.

Para iso, cómpre a fórmula Q = t cm ₍₂ -t _1), onde Q - cantidade de calor, c - o específico de calor de auga, m - masa de material, t _unha - de inicio, t ₂ - temperatura final. capa freática é o valor do carácter c. capacidade calorífica específica é igual a 4,200 J / kg * C. Agora imos substituír estes valores na fórmula. Nós cremos que a cantidade de calor é igual a 210000 J, ou 210 kJ.

A primeira lei da termodinámica

A termodinámica e transferencia de calor son conectados por certas leis. Na súa base - o coñecemento de que a variación da enerxía interna do sistema se pode alcanzar a través de dous métodos. Orixe - operación de puntuación mecánica. O segundo - unha mensaxe de unha certa cantidade de calor. Con base neste principio, a propósito, a primeira lei da termodinámica. Aquí está o texto: O sistema foi relatada certa cantidade de calor, que vai ser gasto no traballo de comisión sobre organismos externos ou para incrementar a súa enerxía interna. A expresión matemática é: dQ = dU + de.

Máis ou menos?

Absolutamente todos os valores que forman parte da gravación de Matemáticas da primeira lei da termodinámica pode ser escrita como o "plus" e con un sinal de "menos". A elección do proceso será ditada polas condicións. Supoñamos que o sistema recibe unha certa cantidade de calor. Neste caso, o corpo no seu calor. En consecuencia, hai unha expansión do gas e, en consecuencia, o traballo está feito. Como resultado, o valor será positivo. Se a cantidade de calor retirado, o gas é arrefriado, o traballo está feito sobre el. Os valores pode inverter valores.

Unha formulación alternativa da primeira lei da termodinámica

Supoñamos que temos un motor de lote. É fluído de traballo (ou o sistema), realizar un proceso cíclico. El é chamado un ciclo. Como resultado, o sistema pode voltar ao seu estado orixinal. Sería lóxico supoñer que, neste caso, a variación da enerxía interna é igual a cero. Acontece que a cantidade de calor será igual ao traballo perfecto. Estas disposicións permiten formular a primeira lei da termodinámica xa é diferente.

A partir diso podemos entender que na natureza non pode ser unha máquina de movemento perpetuo do primeiro tipo. É dicir, un dispositivo que realiza o traballo nunha cantidade maior en comparación coa enerxía recibida do exterior. Neste caso, a acción debe ser realizada periodicamente.

A primeira lei da termodinámica para izoprotsessov

Considere-se, para comezar a transformación isocórica. Baixo el o volume permanece constante. Así, a variación do volume será cero. En consecuencia, o traballo tamén será cero. Nós eliminar este compoñente desde a primeira lei da termodinámica, e, a continuación, obter a fórmula dQ = du. Así, para o proceso de isocórico todo o calor introducido no sistema, segue a aumentar a enerxía interna do gas, ou as súas mesturas.

Agora imos falar sobre un proceso isobárico. Permanece a presión constante no seu interior. Neste caso, a enerxía interna cambiará o traballo da comisión paralela. Aquí é a fórmula orixinal: dQ = dU + PDV. Podemos facilmente calcular realizar o traballo. Será igual ao ur expresión (T ₂ -T _1). By the way, este é o significado físico da constante de gas universal. En presenza dunha mole de gas ea diferenza de temperatura, un compoñente Kelvin, a constante universal dos gases é igual ao traballo realizado durante un proceso isobárica.