อุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อน วิธีการถ่ายโอนความร้อนและการคำนวณ การถ่ายเทความร้อน - มัน ...

วันนี้เราจะพยายามที่จะหาคำตอบให้กับคำถามที่ว่า "ความร้อน - ว่า .. ?" ในบทความนี้เราพิจารณาว่าเป็นกระบวนการซึ่งสายพันธุ์ที่มีอยู่ในธรรมชาติและรู้ว่าอะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างการถ่ายโอนความร้อนและอุณหพลศาสตร์

คำนิยาม

การถ่ายเทความร้อน - กระบวนการทางกายภาพสาระสำคัญในการที่จะถ่ายโอน พลังงานความร้อน อัตราแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้นระหว่างสองร่างหรือระบบของพวกเขา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการถ่ายเทความร้อนจะเป็นโดยร่างกายอุ่นให้ความร้อนน้อย

คุณสมบัติกระบวนการ

การถ่ายเทความร้อน - นี้เป็นชนิดของปรากฏการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการสัมผัสโดยตรงและในการปรากฏตัวของผนังหาร ในกรณีแรกทั้งหมดชัดเจน แต่ในร่างกายที่สองที่จะนำมาใช้เป็นวัสดุอุปสรรคสภาพแวดล้อม การถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นในกรณีที่ระบบที่ประกอบด้วยสองคนหรือมากกว่าร่างกายไม่ได้อยู่ในสถานะของความสมดุลความร้อน นั่นคือหนึ่งในวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าหรือต่ำกว่าที่อื่น ๆ ที่นี่แล้วโอนพลังงานความร้อน มันเป็นเหตุผลที่จะคิดว่ามันจะเสร็จสิ้นเมื่อระบบเข้ามาในสถานะของความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์หรือความร้อน กระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่เราสามารถบอก กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ประเภท

การถ่ายโอนความร้อน - กระบวนการที่สามารถแบ่งออกเป็นสามวิธี พวกเขาจะมีลักษณะพื้นฐานเพราะในพวกเขามีการย่อยจริงกับลักษณะของตัวเองเสมอกับกฎหมายทั่วไป วันนี้แบ่งออกเป็นสาม ชนิดของการถ่ายเทความร้อน การนำนี้พาและการแผ่รังสี เริ่มต้นให้กับคนแรกที่อาจจะ

วิธีการ ถ่ายโอนความร้อน การนำความร้อน

ดังนั้นเป็นทรัพย์สินของร่างกายวัสดุที่จะทำให้การถ่ายโอนพลังงาน ดังนั้นมันจึงจะถูกโอนจากส่วนที่ร้อนของเดียวกันที่มีอากาศหนาวเย็น พื้นฐานของปรากฏการณ์นี้เป็นหลักการของการเคลื่อนไหววุ่นวายของโมเลกุล นี้เรียกว่าการเคลื่อนไหว Brownian ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายให้มากขึ้นมันเคลื่อนไปในโมเลกุลเพราะพวกเขามีพลังงานจลน์มากขึ้น กระบวนการเกี่ยวกับการนำความร้อนอิเล็กตรอนโมเลกุลอะตอม มันจะดำเนินการในร่างกาย, ชิ้นส่วนที่แตกต่างกันที่มีอุณหภูมิไม่เท่ากัน

หากสารจะสามารถนำความร้อนที่เราสามารถพูดถึงลักษณะเชิงปริมาณ ในกรณีนี้จะมีบทบาทในการนำความร้อน ลักษณะนี้บ่งชี้ว่าความร้อนมากผ่านแต่ละพารามิเตอร์ของความยาวและพื้นที่ต่อหน่วยเวลา ในกรณีนี้อุณหภูมิของร่างกายจะมีการเปลี่ยนแปลงจากตรง 1 เค

ก่อนหน้านี้ก็เชื่อว่าการแลกเปลี่ยนความร้อนในร่างกายที่แตกต่างกัน (รวมถึงโครงสร้างกรอบส่งผ่านความร้อน) เนื่องจากความจริงที่ว่ามาจากส่วนหนึ่งของร่างกายหนึ่งไปยังอีกที่เรียกว่ากระแสแคลอรี่ อย่างไรก็ตามสัญญาณของการดำรงอยู่ที่แท้จริงของมันไม่มีใครได้พบและเมื่อทฤษฎีโมเลกุลการเคลื่อนไหวได้มีการพัฒนาไประดับหนึ่งทั้งหมดเกี่ยวกับแคลอรี่และลืมที่จะคิดว่าเพราะสมมติฐานก็ไม่สามารถป้องกันได้

พา น้ำถ่ายเทความร้อน

โดยวิธีการนี้การแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อนที่เข้าใจการถ่ายโอนกับหัวข้อภายใน เราลองนึกภาพกาต้มน้ำ เป็นที่รู้จักกันเป็นอากาศร้อนไหลไต่ขึ้นไปข้างบน เย็นหนักตกลดลง ดังนั้นทำไมน้ำที่มันควรจะเป็นอย่างอื่น? เธอเป็นเหมือนกัน และในหลักสูตรของวงจรนี้, ทุกชั้นน้ำไม่ว่ากี่พวกเขาอาจจะจะร้อนขึ้นก่อนรัฐของสมดุลความร้อน ภายใต้เงื่อนไขบางแน่นอน

การแผ่รังสี

วิธีการนี้เป็นหลักการของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มันเกิดจากการใช้พลังงานภายใน ขอไปเป็นทฤษฎี ของการแผ่รังสีความร้อน ได้เริ่มต้นเพียงแค่ทราบว่าเหตุผลที่ทำให้ที่นี่เป็นอุปกรณ์ของอนุภาคที่มีประจุอะตอมและโมเลกุล

งานง่ายในการนำความร้อน

ตอนนี้เรามาพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการในทางปฏิบัติดูเหมือนว่าการคำนวณการถ่ายเทความร้อน ลองแก้ปัญหาง่าย ๆ ที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของความร้อน ให้เราคิดว่าเรามีมวลของน้ำเท่ากับครึ่งกิโลกรัม อุณหภูมิเริ่มต้นน้ำ - 0 องศาเซลเซียสสุดท้าย - 100 เราพบว่าปริมาณความร้อนที่ใช้เวลามวลติดต่อเพื่อให้ความร้อนสาร

การทำเช่นนี้เราต้องสูตร Q = ซม. (t _{2 t-1) ที่} Q - ปริมาณความร้อน, C - เฉพาะ ความร้อนของน้ำ ม. - มวลของวัสดุที ₁ - เริ่มต้นที ₂ - อุณหภูมิสุดท้าย ตารางน้ำคือค่าของคตัวละคร ความจุความร้อนจำเพาะเท่ากับ 4200 J / กก. * ซี ตอนนี้เราใช้แทนค่าเหล่านี้เป็นสูตร เราพบว่าปริมาณของความร้อนเท่ากับ 210000 J หรือ 210 กิโลจูล

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

อุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อนมีการเชื่อมโยงตามกฎหมายบางอย่าง ในพื้นฐานของพวกเขา - รู้ว่าการเปลี่ยนแปลงในการใช้พลังงานภายในระบบสามารถทำได้โดยสองวิธี แหล่งกำเนิด - การดำเนินงานการให้คะแนนกล สอง - ข้อความจำนวนหนึ่งของความร้อน บนพื้นฐานของหลักการนี้โดยวิธีการที่กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ นี่คือถ้อยคำ: หากระบบได้รับการรายงานจำนวนหนึ่งของความร้อนก็จะใช้เวลาในการทำงานของคณะกรรมการเกี่ยวกับหน่วยงานภายนอกหรือเพื่อเพิ่มพลังงานภายใน การแสดงออกทางคณิตศาสตร์คือ dQ = dU + dA

บวกหรือลบ?

แน่นอนค่าทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของการบันทึกทางคณิตศาสตร์ของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สามารถเขียนได้เช่นเดียวกับ "บวก" และมีการ "ลบ" เข้าสู่ระบบ ทางเลือกของกระบวนการจะถูกกำหนดโดยเงื่อนไข ให้เราคิดว่าระบบที่ได้รับจำนวนหนึ่งของความร้อน ในกรณีนี้ในความร้อนของร่างกายของเธอ จึงมีการขยายตัวของก๊าซและดังนั้นการทำงานจะทำ เป็นผลให้ค่าจะเป็นบวก หากปริมาณความร้อนนำตัวไปที่ก๊าซจะระบายความร้อนด้วยการทำงานจะทำกับมัน ค่าที่จะผกผันค่า

สูตรทางเลือกของกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์

สมมติว่าเรามีเครื่องมือชุด มันของไหลทำงาน (หรือระบบ) ดำเนินกระบวนการวงจร มันถูกเรียกว่าวงจร เป็นผลให้ระบบจะกลับสู่สภาพเดิม มันจะเป็นตรรกะที่จะคิดว่าในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงในการใช้พลังงานภายในเท่ากับศูนย์ ปรากฎว่าปริมาณความร้อนจะเท่ากับงานที่สมบูรณ์แบบ บทบัญญัติเหล่านี้ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกันอยู่แล้ว

จากนี้เราสามารถเข้าใจว่าในธรรมชาติไม่สามารถเป็นเครื่องเคลื่อนไหวตลอดของชนิดแรก นั่นคืออุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานจำนวนมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่ได้รับจากภายนอก ในกรณีนี้การดำเนินการควรจะดำเนินการเป็นระยะ ๆ

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับ izoprotsessov

พิจารณาเพื่อเริ่มต้นกระบวนการ isochoric ภายใต้เขาปริมาณคงที่ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงปริมาณจะเป็นศูนย์ ดังนั้นการทำงานยังจะเป็นศูนย์ เราจะลบส่วนนี้จากกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์และจากนั้นได้รับสูตร dQ = ดู่ ดังนั้นกระบวนการ isochoric ความร้อนทั้งหมดใส่ลงไปในระบบไปในการเพิ่มพลังงานภายในของก๊าซหรือสารผสมดังกล่าว

ตอนนี้เรามาพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการ isobaric ยังคงความดันคงที่นั้น ในกรณีนี้การใช้พลังงานภายในจะมีการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของคณะกรรมการคู่ขนาน นี่คือสูตรเดิม: dQ = dU + PDV เราสามารถคำนวณปฏิบัติงาน มันจะเท่ากับ uR แสดงออก (T ₂ -T ₁₎ โดยวิธีการนี้คือความหมายทางกายภาพของแก๊สคงสากล ในการปรากฏตัวของหนึ่งโมลของก๊าซและแตกต่างของอุณหภูมิหนึ่งองค์ประกอบเคลวินที่แก๊สคงสากลเท่ากับงานที่ทำในระหว่างกระบวนการ isobaric