الديناميكا الحرارية ونقل الحرارة. طرق انتقال الحرارة والحساب. نقل الحرارة - انها ...

اليوم سنحاول العثور على إجابة على السؤال: "هيت - وهذا ..؟". في هذه المادة ونحن نعتبر أن عملية، التي توجد الأنواع في الطبيعة، ومعرفة ما هي العلاقة بين نقل الحرارة والديناميكا الحرارية.

تعريف

نقل الحرارة - وهي عملية المادية، فإن جوهر الذي هو نقل الطاقة الحرارية. يأخذ الصرف في الفترة ما بين الهيئتين، أو النظام الخاص بهم. وهكذا المتطلبات المسبقة نقل الحرارة ستكون من قبل الهيئات ساخنة لأقل تسخينها.

عملية الميزات

نقل الحرارة - وهذا هو نوع من الظاهرة التي يمكن أن تحدث عن طريق الاتصال المباشر، وبحضور جدران الانقسام. في الحالة الأولى، وكلها واضحة، ولكن في الجسم الثاني لاستخدامها كمواد الحواجز، والبيئة. سوف يحدث انتقال الحرارة في الحالات التي يكون فيها نظام يتكون من اثنين أو أكثر من الهيئات، ليست في حالة من التوازن الحراري. وهذا هو، واحد من الكائنات لديها درجة حرارة أعلى أو أقل من الآخر. هنا ثم ينقل الطاقة الحرارية. فمن المنطقي أن نفترض أنه سيتم الانتهاء منه عندما يحين النظام إلى حالة من التوازن الحرارية أو الحرارية. وتحدث هذه العملية من تلقاء أنفسهم، ونحن يمكن أن نقول لل قانون الثاني للديناميكا الحرارية.

أنواع

نقل الحرارة - وهي العملية التي يمكن تقسيمها إلى ثلاث طرق. سيكون لديهم الطبيعة الأساسية، لأن فيها هناك شبه حقيقي مع خصائصها على قدم المساواة مع القوانين العامة. ينقسم اليوم إلى ثلاثة أنواع من نقل الحرارة. هذا التوصيل، والاشعاع الحراري. دعونا نبدأ مع أول، ربما.

طرق انتقال الحرارة. التوصيل الحراري.

ذلك هو خاصية الجسم المادي لجعل نقل الطاقة. وهكذا يتم نقله من الأجزاء الحارة من نفسه التي هي أكثر برودة. أساس هذه الظاهرة هو مبدأ الحركة الفوضوية من الجزيئات. هذا ما يسمى الحركة البراونية. كلما زادت درجة حرارة الجسم، كلما يتحرك في الجزيء، لأن لديهم قدر أكبر من الطاقة الحركية. وتنطوي العملية الحرارية إلكترونات التوصيل، الجزيئات والذرات. ويتم تنفيذه في الهيئات، وأجزاء مختلفة من التي لديها درجة حرارة غير متكافئة.

إذا كانت المادة قادرة على إجراء الحرارة، ويمكننا الحديث عن صفة الكمية. في هذه الحالة، فإنه يلعب دور التوصيل الحراري. وتشير هذه الخاصية مقدار الحرارة يمر عبر المعلمات الفردية للطول ومساحة في وحدة الزمن. في هذه الحالة، فإن درجة حرارة الجسم تتغير من قبل بالضبط 1 K.

في السابق كان يعتقد أن تبادل الحرارة في الهيئات المختلفة (بما في ذلك الهياكل الحرارة إطار نقل) يرجع ذلك إلى حقيقة أن من جزء من الجسم إلى أخرى يسمى التدفقات السعرات الحرارية. ومع ذلك، وعلامات وجودها الفعلي، وقد وجدت أحدا، وعندما وضعت نظرية الجزيئات الحركية إلى مستوى معين، كل شيء عن السعرات الحرارية ونسيت أن أعتقد، لأن الفرضية كانت لا يمكن الدفاع عنها.

الحمل الحراري. المياه نقل الحرارة

بهذه الطريقة تبادل الطاقة الحرارية فهم نقل مع المواضيع الداخلية. دعونا نتخيل غلاية الماء. وكما هو معروف، وتدفق الهواء ساخنة الارتفاع التصاعدي. والبرد، وأثقل تقع أسفل. فلماذا كل الماء ينبغي أن يكون خلاف ذلك؟ انها بالضبط نفس الشيء. وخلال هذه الدورة، كل طبقات المياه، بغض النظر عن عدد أنها قد تكون، وتسخن قبل حالة من التوازن الحراري. في ظل ظروف معينة، بطبيعة الحال.

إشعاع

هذا الأسلوب هو مبدأ الإشعاع الكهرومغناطيسي. ومن المقرر أن الطاقة الداخلية. يتوجه بقوة الى نظرية الإشعاع الحراري لا تبدأ، ببساطة ملاحظة أن السبب هنا هو الجهاز من الجسيمات المشحونة، الذرات والجزيئات.

مهام بسيطة على التوصيل الحراري

الآن دعونا نتحدث عن كيف، في الواقع يبدو حسابات نقل الحرارة. دعونا لحل مشكلة بسيطة ذات الصلة مع كمية من الحرارة. لنفترض أن لدينا كتلة من المياه يساوي نصف كيلوغرام. درجة الحرارة بدءا من الماء - 0 درجة مئوية، النهائية - 100. نجد كمية الحرارة أنفقت كتلة الاتصال لتسخين مادة.

لذلك نحن بحاجة الصيغة Q = الطول (ر ₂ -t _1)، حيث Q - كمية الحرارة، ج - ومحددة حرارة المياه، م - كتلة المادة، تي ₁ - الأولية، تي ₂ - درجة الحرارة النهائية. المياه الجوفية هي قيمة الطابع ج. السعة الحرارية محددة تساوي 4200 J / كغ * C. ونحن الآن بديلا هذه القيم في الصيغة. نجد أن كمية الحرارة يساوي 210000 J، أو 210 كج.

القانون الأول للديناميكا الحرارية

وترتبط الديناميكا الحرارية ونقل الحرارة عن طريق قوانين معينة. في أساسها - العلم بأن التغير في الطاقة الداخلية في النظام يمكن تحقيقه من خلال طريقتين. الأصل - عملية التسجيل الميكانيكية. الثانية - رسالة كمية معينة من الحرارة. واستنادا إلى هذا المبدأ، بالمناسبة، القانون الأول للديناميكا الحرارية. هنا هو صيغة: إذا تم الإبلاغ عن النظام كمية معينة من الحرارة، فإنه سيتم إنفاق على عمل اللجنة على الجهات الخارجية أو لزيادة الطاقة الداخلية. التعبير الرياضي هو: DQ = دو + دا.

زائد أو ناقص؟

تماما كل القيم التي هي جزء من تسجيل الرياضي من القانون الأول للديناميكا الحرارية يمكن أن تكون مكتوبة كما هو الحال مع "زائد" مع وجود علامة "ناقص". سيتم أملت اختيار العملية بسبب الظروف. لنفترض أن النظام يتلقى كمية معينة من الحرارة. في هذه الحالة، فإن الجسم في الحرارة لها. ونتيجة لذلك، هناك توسع الغاز، وبالتالي يتم العمل. ونتيجة لذلك، سوف تكون القيمة الإيجابية. إذا كانت كمية الحرارة التي اتخذت بعيدا، ويتم تبريد الغاز، ويتم العمل على ذلك. سوف القيم معكوس القيم.

صيغة بديلة للقانون الأول للديناميكا الحرارية

لنفترض أن لدينا محرك دفعة واحدة. انها سائل العمل (أو النظام)، إجراء عملية دورية. ويطلق عليه دورة. ونتيجة لذلك، فإن النظام يعود إلى حالته الأصلية. وسيكون من المنطقي أن نفترض أنه في هذه الحالة التغير في الطاقة الداخلية يساوي الصفر. وتبين أن كمية الحرارة سوف يكون مساويا لعمل مثالية. هذه الأحكام تجعل من الممكن لصياغة القانون الأول للديناميكا الحرارية مختلفة بالفعل.

من هذا المنطلق نستطيع أن نفهم أن في الطبيعة لا يمكن أن يكون آلة دائمة الحركة من النوع الأول. وهذا هو، وهو الجهاز الذي يؤدي عملا في كمية أكبر مقارنة مع الطاقة الواردة من الخارج. في هذه الحالة، يجب أن يتم تنفيذ العمل بشكل دوري.

القانون الأول للديناميكا الحرارية لizoprotsessov

النظر، لبدء عملية متساوية الحجم. تحته يبقى حجم ثابت. لذلك، فإن حجم التغيير يكون صفرا. ونتيجة لذلك، سيكون العمل أيضا الصفر. نحن إزالة هذا العنصر من القانون الأول للديناميكا الحرارية، ومن ثم الحصول على صيغة DQ = دو. وبالتالي، لعملية متساوية الحجم عن الحرارة وضعت في هذا النظام، وغني عن زيادة الطاقة الداخلية للغاز، أو خليط منها.

الآن دعونا نتحدث عن عملية متساوية الضغط. يبقى الضغط المستمر فيها. في هذه الحالة، سوف تغير الطاقة الداخلية في عمل لجنة موازية. هنا هو الصيغة الأصلية: DQ = دو + PDV. يمكننا بسهولة حساب أداء العمل. وسوف يكون مساويا لاور التعبير (T ₂ -T _1). بالمناسبة، هذا هو المعنى المادي للثابت الغاز العالمي. بحضور مول واحد من الغاز والفرق في درجة الحرارة، عنصر واحد كلفن، ثابت الغاز العالمي يساوي العمل المنجز خلال عملية متساوية الضغط.