Termodinamik dan pemindahan haba. Kaedah pemindahan haba dan pengiraan. pemindahan haba - ia ...

Hari ini kita akan cuba mencari jawapan kepada soalan "Heat - itu ..?". Dalam artikel ini kita menganggap bahawa adalah satu proses, yang spesies wujud dalam alam semula jadi, dan mengetahui apa yang ada hubungan antara pemindahan haba dan termodinamik.

definisi

Pemindahan Haba - satu proses fizikal, intipati yang adalah untuk memindahkan tenaga haba. Pertukaran berlaku di antara kedua-dua kumpulan, atau sistem mereka. Oleh itu pemindahan haba prasyarat akan dijalankan dengan badan-badan dipanaskan kepada kurang panas.

Ciri-ciri proses

pemindahan haba - ini adalah jenis fenomena yang boleh berlaku melalui sentuhan langsung, dan di hadapan dinding membahagikan. Dalam kes pertama, semua jelas, tetapi di dalam badan kedua yang digunakan sebagai bahan halangan, alam sekitar. pemindahan haba akan berlaku dalam kes-kes di mana sistem yang terdiri daripada dua atau lebih badan-badan, tidak berada dalam keadaan keseimbangan terma. Iaitu, salah satu objek mempunyai suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada yang lain. Di sini kemudian memindahkan kuasa terma. Ia adalah logik untuk menganggap bahawa ia akan selesai apabila sistem itu mula keadaan keseimbangan termodinamik atau haba. Proses ini berlaku secara spontan, seperti yang kita boleh memberitahu undang-undang kedua termodinamik.

jenis

pemindahan haba - satu proses yang boleh dibahagikan kepada tiga kaedah. Mereka akan mempunyai sifat asas, kerana di dalamnya terdapat satu sub sebenar dengan ciri-ciri sendiri setaraf dengan undang-undang umum. Hari ini dibahagikan kepada tiga jenis pemindahan haba. Ini konduksi, perolakan dan sinaran. Mari kita mulakan dengan yang pertama, mungkin.

Kaedah pemindahan haba. kekonduksian terma.

Jadi adalah hakmilik badan bahan untuk membuat pemindahan tenaga. Oleh itu ia dipindahkan dari bahagian-bahagian yang lebih panas daripada yang sama iaitu sejuk. Asas fenomena ini adalah prinsip gerakan huru-hara molekul. Ini yang dipanggil gerakan Brownian. suhu yang lebih besar daripada badan, semakin ia bergerak dalam molekul, kerana mereka mempunyai tenaga kinetik yang lebih besar. Proses ini melibatkan elektron konduksi haba, molekul, atom. Ia dijalankan di dalam badan-badan, bahagian yang berlainan yang mempunyai suhu yang tidak sama rata.

Jika bahan yang mampu menjalankan haba, kita boleh bercakap tentang ciri-ciri kuantitatif. Dalam kes ini, ia memainkan peranan kekonduksian terma. Ciri ini menunjukkan berapa banyak haba melalui parameter individu panjang dan kawasan per unit masa. Dalam kes ini, suhu badan akan berubah dengan tepat 1 K.

Sebelum ini, ia dipercayai bahawa pertukaran haba dalam badan yang berbeza (termasuk struktur rangka penghantaran haba) disebabkan oleh hakikat bahawa dari satu bahagian badan yang lain yang dipanggil aliran kalori. Walau bagaimanapun, tanda-tanda kewujudan yang sebenar, tidak ada orang yang dijumpai, dan apabila teori molekul-kinetik telah dibangunkan ke tahap yang tertentu, semua tentang kalori dan terlupa untuk berfikir, kerana hipotesis itu tidak dapat dipertahankan.

Perolakan. Pemindahan haba air

Dengan cara ini pertukaran tenaga haba difahami pemindahan dengan benang dalaman. Marilah kita bayangkan cerek air. Seperti diketahui, yang udara panas mengalir naik ke atas. sejuk A, lebih berat jatuh ke bawah. Jadi mengapa semua air yang sepatutnya sebaliknya? Dia betul-betul sama. Dan dalam perjalanan kitaran ini, semua lapisan air, tidak kira berapa banyak mereka berada, akan memanaskan sebelum keadaan keseimbangan terma. Dalam keadaan tertentu, sudah tentu.

radiasi

Kaedah ini adalah prinsip sinaran elektromagnet. Ia adalah disebabkan oleh tenaga dalaman. Sangat pergi ke dalam teori sinaran haba tidak bermula, hanya ambil perhatian bahawa sebab di sini adalah peranti zarah, atom dan molekul.

Tugas yang mudah kepada keberaliran haba

Sekarang mari kita bercakap tentang bagaimana, dalam amalan kelihatan seperti pengiraan pemindahan haba. Mari kita menyelesaikan masalah yang mudah yang berkaitan dengan kuantiti haba. Mari kita anggap bahawa kita mempunyai jisim air bersamaan dengan setengah kilogram. Suhu bermula air - 0 darjah Celsius, akhir - 100. Kita dapati kuantiti haba menghabiskan massa menghubunginya untuk pemanasan bahan.

Untuk melakukan ini kita memerlukan = formula Q cm (t ₂ -t _1), di mana Q - jumlah haba, c - khusus haba air, m - jisim bahan, t ₁ - awal, t ₂ - suhu akhir. aras air adalah nilai c watak. Muatan haba tentu adalah sama dengan 4200 J / kg * C. Sekarang kita menggantikan nilai-nilai ini ke dalam formula. Kami mendapati bahawa jumlah haba adalah sama dengan 210.000 J, atau 210 kJ.

Undang-undang pertama termodinamik

Termodinamik dan pemindahan haba dihubungkan oleh undang-undang tertentu. Dalam asas mereka - pengetahuan bahawa perubahan tenaga dalaman dalam sistem boleh dicapai dengan dua kaedah. Asal - operasi jaringan mekanikal. Kedua - mesej sejumlah haba. Berdasarkan prinsip ini, dengan cara itu, undang-undang pertama termodinamik. Berikut adalah kata-kata itu: Jika sistem itu telah dilaporkan sejumlah haba, ia akan dibelanjakan untuk kerja suruhanjaya itu pada badan-badan luar atau untuk kenaikan tenaga dalamannya. Ungkapan matematik adalah: dQ = dU + dA.

Tambah atau tolak?

Benar-benar semua nilai-nilai yang merupakan sebahagian daripada rakaman matematik undang-undang pertama termodinamik boleh ditulis sebagai dengan "tambah" dan dengan "tolak" tanda. Pilihan tempat proses akan ditentukan oleh keadaan. Mari kita anggap bahawa sistem menerima sejumlah haba. Dalam kes ini, badan pada musim panas beliau. Oleh itu, tidak pengembangan gas dan, akibatnya, kerja dilakukan. Hasilnya, nilai akan menjadi positif. Jika jumlah haba diambil, gas yang disejukkan, kerja dilakukan di atasnya. Nilai akan songsang nilai.

Formula alternatif undang-undang pertama termodinamik

Katalah kita mempunyai enjin kelompok. Ia bendalir kerja (atau sistem), melakukan proses kitaran. Ia dipanggil kitaran. Hasilnya, sistem akan kembali kepada keadaan asalnya. Ia akan menjadi logik untuk menganggap bahawa dalam kes ini perubahan tenaga dalaman adalah sama dengan sifar. Ia ternyata bahawa jumlah haba akan sama dengan pekerjaan yang sempurna. Peruntukan ini membuat ia mungkin untuk menggubal undang-undang pertama termodinamik sudah berbeza.

Dari sini kita dapat memahami bahawa dalam alam semula jadi tidak boleh menjadi mesin gerakan kekal dari jenis yang pertama. Iaitu, peranti yang menjalankan kerja-kerja dalam jumlah yang lebih besar berbanding dengan tenaga yang diterima dari luar. Dalam kes ini, tindakan yang perlu dilakukan secara berkala.

Undang-undang pertama termodinamik untuk izoprotsessov

Mempertimbangkan, untuk memulakan proses isochoric. Di bawah beliau kelantangan kekal malar. Jadi, perubahan jumlah tersebut akan menjadi sifar. Oleh itu, kerja-kerja juga akan menjadi sifar. Kita mengeluarkan komponen ini daripada undang-undang pertama termodinamik, dan kemudian mendapatkan formula dQ = dU itu. Oleh itu, untuk proses isochoric semua haba yang dimasukkan ke dalam sistem, seterusnya meningkatkan tenaga dalaman gas, atau campuran daripadanya.

Sekarang mari kita bercakap tentang proses setekanan. Kekal tekanan tekun bersabar menunaikannya. Dalam kes ini, tenaga dalaman akan berubah dalam kerja suruhanjaya selari. Berikut adalah formula asal: dQ = dU + dV. Kita boleh mengira melaksanakan kerja. Ia akan menjadi sama dengan uR ungkapan (T ₂ -T _1). Dengan cara ini, ini adalah maksud fizikal pemalar gas universal. Di hadapan satu mol gas dan perbezaan suhu, salah satu komponen Kelvin, pemalar gas universal adalah sama dengan kerja yang dilakukan semasa proses setekanan.