De thermodynamica en warmteoverdracht. Werkwijzen voor warmteoverdracht en berekening. Warmte-overdracht - het is ...

Vandaag zullen we proberen een antwoord te vinden op de vraag "Heat - dat ..?". In dit artikel zijn wij van mening is dat een proces dat zijn soorten in de natuur bestaan, en weten wat is de relatie tussen de warmteoverdracht en thermodynamica.

definitie

Heat Transfer - een fysisch proces, waarvan de essentie is om de overdracht van warmte-energie. Uitwisseling plaatsvindt tussen de twee lichamen, of hun systeem. Zo vereiste warmteoverdracht zal worden door een verwarmde lichamen naar een minder verwarmd.

proces Features

Warmteoverdracht - dit is het soort verschijnsel dat kan optreden door direct contact, en in aanwezigheid van scheidingswanden. In het eerste geval zijn alle helder, maar de tweede lichaam wordt gebruikt als barrières materialen milieu. Warmteoverdracht zal plaatsvinden wanneer de inrichting bestaande uit twee of meer organen, niet in een toestand van thermisch evenwicht. Dat wil zeggen een van de voorwerpen een hogere of lagere temperatuur dan de andere. Hier brengt vervolgens het thermisch vermogen. Het is logisch om aan te nemen dat deze wordt voltooid wanneer het systeem in een toestand van thermodynamisch of thermisch evenwicht komt. Het proces vindt plaats spontaan, zoals we het kunnen vertellen tweede wet van de thermodynamica.

types

Warmteoverdracht - een proces dat kan worden onderverdeeld in drie methoden. Zij zullen een fundamentele aard hebben, want in hen is er een echte sub met zijn eigen kenmerken op een lijn met de algemene wetten. Vandaag de dag is verdeeld in drie soorten van de warmte-overdracht. Deze geleiding, convectie en straling. Laten we beginnen met de eerste, misschien.

Werkwijzen voor warmteoverdracht. Thermische geleidbaarheid.

Dus is de eigenschap van een materiaal lichaam om de energie-overdracht te maken. Zo wordt van de hetere delen van dezelfde die kouder. De basis van dit fenomeen is het principe van chaotische beweging van moleculen. Deze zogenaamde Brownse beweging. Hoe hoger de temperatuur van het lichaam, hoe meer het beweegt in het molecuul, omdat zij een grotere kinetische energie. De werkwijze omvat warmtegeleiding elektronen, moleculen, atomen. Het wordt in het lichaam verschillende delen waarvan ongelijke temperatuur.

Indien de stof in staat is om warmte te geleiden, kunnen we spreken van een kwantitatieve eigenschap. In dit geval speelt de rol van de thermische geleidbaarheid. Deze eigenschap geeft aan hoeveel warmte door het individuele parameters van lengte- en oppervlakte per tijdseenheid. In dit geval zal de lichaamstemperatuur veranderen met exact 1 K.

Voorheen werd aangenomen dat de warmteoverdracht in verschillende organen (inclusief warmteoverdracht raamwerkconstructies) vanwege het feit dat van het ene naar het andere lichaamsdeel zogenaamde calorische stromen. Echter, tekenen van de werkelijke bestaan, niemand heeft gevonden, en wanneer de moleculair-kinetische theorie heeft zich ontwikkeld tot een bepaald niveau, alles over de calorische en vergat om na te denken, want de hypothese was onhoudbaar.

Convectie. De warmte-overdracht water

Door deze wijze wordt de warmte-energie-uitwisseling begrepen overdracht met inwendige schroefdraad. Laten we ons voorstellen een ketel water. Zoals bekend is, stroomt een verwarmde lucht naar boven klimmen. Een koude, zwaardere beneden vallen. Dus waarom al het water moet het ook anders? Ze is precies hetzelfde. En in de loop van deze cyclus, alle lagen van water, ongeacht hoeveel ze ook mogen zijn, zal opwarmen voordat de toestand van thermisch evenwicht. Onder bepaalde voorwaarden, natuurlijk.

bestraling

Deze methode is het principe van elektromagnetische straling. Het is te wijten aan de interne energiemarkt. Sterk gaan in de theorie van de warmtestraling niet beginnen, gewoon rekening mee dat de reden hier is het apparaat van geladen deeltjes, atomen en moleculen.

Eenvoudige taken op thermische geleidbaarheid

Laten we nu praten over de manier waarop in de praktijk ziet eruit als warmteoverdracht berekeningen. Laten we het oplossen van een eenvoudig probleem in verband met de hoeveelheid warmte. Laten we aannemen dat we een massa water die gelijk is aan een halve kilogram. De start temperatuur van het water - 0 graden Celsius, final - 100. We zien de hoeveelheid warmte besteed contact massa voor het verwarmen van de stof.

Hiervoor hebben we de formule Q = cm _(t2-1), waarin Q - hoeveelheid warmte, c - de specifieke warmte van water, m - massa materiaal, t ₁ - aanvankelijk, _t2 - eindtemperatuur. Grondwaterstand is de waarde van c karakter. Soortelijke warmte gelijk aan 4200 J / kg * C. Nu vervangen we deze waarden in de formule. We zien dat de hoeveelheid warmte die gelijk is aan 210000 J of 210 kJ is.

De eerste wet van de thermodynamica

De thermodynamica en warmteoverdracht zijn verbonden door bepaalde wetten. In de basis - de wetenschap dat de verandering van de interne energie in het systeem kan worden bereikt op twee manieren. Origin - mechanische scoren operatie. De tweede - een bericht een zekere hoeveelheid warmte. Op basis van dit principe, door de manier waarop, de eerste wet van de thermodynamica. Hier is de tekst: Als het systeem is gemeld zekere hoeveelheid warmte, het zal worden besteed aan de werkzaamheden van de commissie van externe instanties of om de interne energie te verhogen. De wiskundige uitdrukking: dQ = dU + dA.

Plus of min?

Absoluut alle waarden die deel uitmaken van de wiskundige opname van de eerste wet van de thermodynamica kan worden geschreven als met de "plus" en met een "minus" teken. De keuze van het proces zal worden bepaald door de omstandigheden. Laten we aannemen dat het systeem een bepaalde hoeveelheid warmte ontvangt. In dit geval is het lichaam in haar warmte. Bijgevolg is er een gasexpansie en derhalve wordt gewerkt. Als gevolg daarvan zal de waarde positief zijn. Als de hoeveelheid warmte weggenomen, het gas wordt gekoeld, wordt gewerkt aan het. De waarden waarden inverse.

Een alternatieve formulering van de eerste wet van de thermodynamica

Stel dat we een partij motor. Het werkfluïdum (of systeem), voert een cyclisch proces. Het heet een cyclus. Als gevolg hiervan zal het systeem terugkeren naar de oorspronkelijke staat. Het is logisch om aan te nemen dat in dit geval de verandering van de interne energie gelijk aan nul. Het blijkt dat de hoeveelheid warmte die gelijk is aan de perfecte baan zal zijn. Deze bepalingen maken het mogelijk om te formuleren de eerste wet van de thermodynamica is al anders.

Hieruit kunnen we begrijpen dat in de natuur niet een perpetuum mobile van de eerste soort kan zijn. Dat wil zeggen een inrichting die werken in een grotere hoeveelheid uitvoert vergeleken met de ontvangen energie van buitenaf. In dit geval moet het optreden periodiek worden uitgevoerd.

De eerste wet van de thermodynamica voor izoprotsessov

Denk aan isochore proces te beginnen. Onder hem het volume constant blijft. Dus, zal het volume veranderen nul. Bijgevolg zal het werk ook nul zijn. We verwijderen de component uit de eerste wet van de thermodynamica, en bereken de formule dQ = dU. Vandaar dat voor isochoor proces alle warmte in een systeem gebracht, gaat op dat de interne energie van het gas of mengsels daarvan.

Laten we nu praten over een isobaar proces. Constant druk daarin. In dit geval zal de interne energiemarkt te veranderen in parallel werkzaamheden van de commissie. Hier is de oorspronkelijke formule: dQ = dU + pdV. We kunnen gemakkelijk berekenen uit te voeren werk. Het is gelijk aan de expressie uR _(T2 -T _{1) zijn.} Tussen haakjes, is de fysische betekenis van de universele gasconstante. Bij aanwezigheid van een mol gas en het temperatuurverschil één component Kelvin, de universele gasconstante is gelijk aan het werk tijdens een isobaar proces.