Thermodynamics lan transfer panas. Cara transfer lan pitungan panas. Transferan panas ...

Dina iki kita bakal nyoba nemokake jawaban kanggo pitakonan "Transfer panas ...?". Ing artikel kasebut, kita bakal nimbang apa prosese, jenis apa ana ing alam, lan uga sinau apa hubungane antarane transfer panas lan termodinamika.

Definisi

Transfer panas minangka proses fisik, esensi yaiku transfer energi panas. Exchange dumadi antarane rong badan utawa sistem. Ing wektu sing padha, transfer panas saka awak luwih anget menyang awak sing kurang panas digawe minangka prasyarat.

Fitur Proses

Transfer panas minangka jenis fenomena sing bisa kedadean ing kontak langsung lan ing pamisahan pamisah. Ing kasus kapisan, kabeh wis jelas, ing kasus liya, badan, materi, lan media bisa digunakake minangka hambatan. Transfer panas bakal kedadeyan ing kasus ing ngendi sistem sing dumadi saka loro utawa luwih badan ora ana ing keseimbangan termal. Sing, salah sijine objek nduweni suhu sing luwih dhuwur utawa luwih murah tinimbang liyane. Banjur transfer energi panas njupuk Panggonan. Iku mlebu log kanggo nganggep yen bakal rampung nalika sistem teka menyang negara termodinamika, utawa keseimbangan termal. Proses iki spontan, amarga kita bisa nyatakake hukum termodinamika liya.

Jenis

Transfer panas minangka proses sing bisa dipérang dadi telung cara. Wong-wong mau bakal dadi sifat dasar, amarga ing sajroning wong bisa mbédakaké subkategori nyata, sing nduwèni ciri-ciri khusus sing cocog karo hukum umum. Saiki, umum kanggo mbedakake telung jinis transfer panas. Iki minangka konduktivitas termal, konveksi lan radiasi. Ayo mulihake dhisik, mbok menawa.

Cara transfer panas. Konduktivitas termal.

Iki carane properti iki utawa sing materi materi disebut kanggo nindakake transfer energi. Ing kasus iki, ditransfer saka bagean sing luwih panas karo sing luwih kadhemen. Ing inti fenomena iki dumadi prinsip gerakan kacepetan molekul. Iki minangka gerakan Brownian sing disebut. Sing luwih dhuwur ing suhu awak, luwih aktif molekul pindhah ing, amarga padha duwe energi kinetik liyane. Ing proses konduktivitas termal, elektron, molekul, lan atom partake. Punika dileksanakake ing badan, maneka bagéan kang duwe suhu ora padha.

Yen inti bisa nglakokake panas, kita bisa ngomong babagan anané ciri-ciri kuantitatif. Ing kasus iki, perané dimainaké déning koefisien konduktivitas termal. Karakteristik iki nuduhake yen akeh panas bakal nembus unit dawa lan area saben unit wektu. Ing kasus iki, suhu awak bakal berubah kanthi persis 1 K.

Sadurungé diyakini yen ijol-ijolan panas ing pirang-pirang badan (kalebu transfer panas saka struktur sing nutupi) iku amarga kasunyatan manawa saka salah siji bagéan awak menyang aliran liya sing disebut panas. Nanging, ora ana sing nemokake pratandha eksistensine sing nyata, lan nalika teori kinetis molekuler dikembangake ing tingkat tartamtu, saben wong ora ngerti babagan panas, amarga hipotesis kasebut ora bisa dianyari.

Konveksi. Kalor transfer banyu

Kanthi cara iki ijol-ijolan panas, transmisi kanthi mili internal dipahami. Ayo dadi mbayangake ceret karo banyu. Kaya sing dingerteni, hawa sing luwih panas bakal munggah. Lan kadhemen, luwih abot, tiba mudhun. Dadi, apa banyu kudu beda? Iku pancen padha karo dheweke. Lan saiki ing proses siklus kasebut, kabeh lapisan banyu, sanajan akeh, bakal dadi panas sadurunge munculna keseimbangan termal. Ing kahanan tartamtu, mesthi.

Radiasi

Cara iki dumadi ing prinsip radiasi elektromagnetik. Iku amarga energi internal. Kita ora bakal bisa mlebu teori téori radiasi termal , mung pratelan yèn ing ngisor iki ana pangaturan partikel, atom, lan molekul.

Masalah sederhana saka konduksi panas

Saiki ayo ngomong babagan carane pitungan transfer panas katon kaya laku. Ayo ngatasi tugas sing prasaja sing gegayutan karo jumlah panas. Ayo kita ngomong yen kita duwe massa banyu witjaksono setengah kilogram. Suhu banyu awal yaiku 0 derajat Celsius, suhu pungkasan 100. Ayo nemokake jumlah panas sing awake kanggo ngetokake massa materi iki.

Iki minangka rumus Q = cm (t ₂ -t ₁ ), ing endi Q minangka jumlah panas, c iku banyu panas spesifik , m iku massa saka zat, t ₁ iku wiwitan, t2 minangka suhu pungkasan. Kanggo banyu, nilai c tabular. Kapasitas panas spesifik yaiku 4200 J / kg * C. Saiki diganti angka kasebut ing formula. Ayo dadi yen jumlah panas bakal padha karo 210000 J, utawa 210 kJ.

Hukum pisanan termodinamika

Thermodynamics lan transfer panas ana hubungane karo siji-sijine aturan hukum. Iku adhedhasar kawruh yen owah-owahan energi internal ing sistem bisa diraih kanthi rong cara. Pisanan - pangujan saka karya mekanik. Kapindho yaiku pesen saka jumlah panas. Miturut cara iki, prinsip iki adhedhasar hukum pisanan termodinamika. Punika tembungipun: yen sistem kasebut sampun dipunpanggihaken babagan jumlah panas, badhe dipun ginakaken kangge nindakaken karya ing badan eksternal utawi ningkataken energi internalipun. Notasi matematika: dQ = dU + dA.

Pros utawa cons?

Pancen kabeh jumlah sing mlebu ing notasi matématika saka hukum termodinamika pisanan bisa ditulis kanthi tandha plus utawa tandha minus. Lan pilihan sing bakal dictated dening kondisi proses. Upaminipun sistem kasebut nampi jumlah panas. Ing kasus iki, awak ing njero wis digawe panas. Akibate, ekspansi gas njupuk Panggonan, sing tegese karya wis rampung. Minangka asil, nilai kasebut bakal positif. Yen jumlah panas dijupuk, gas kakehan, karya digawe ing ndhuwur. Nilai bakal njupuk nilai sing nglawan.

Rumusan alternatif hukum termodinamika pertama

Upaminipun kita duwe mesin kanthi otomatis. Ing kono, awak (utawa sistem) nglakoni proses circular. Biasane disebut siklus. Akibaté, sistem bakal bali menyang negara asli. Iku bakal logis kanggo nganggep yen ing kasus iki, perubahan energi internal bakal nol. Ternyata jumlah panas bakal padha karo karya sing sampurna. Pranata kasebut bisa nggawe rumus termodinamika pisanan kanthi cara sing beda.

Saka iku kita bisa mangerteni yen ing alam ana ora ana mesin gerak terus-terusan saka jinis pisanan. Sing, piranti sing ora bisa dianggo luwih apik tinimbang energi sing ditampa saka njaba. Ing kasus iki, tumindak kudu dilakoni sacara periodik.

Hukum pertama termodinamika kanggo isoprokes

Ayo dhisik nimbang proses isochoric. Kanthi mangkono, volume tetep tetep. Dadi, pangowahan volume bakal nol. Akibate, karya uga bakal nol. Kita nyelehake istilah iki saka hukum termodinamika pisanan, sawise kita entuk formula dQ = dU. Mula, ing proses isochoric, kabeh panas sing dibutuhake kanggo sistem iki nambah energi internal gas utawa campuran.

Saiki ayo ngomong babagan proses isobaric. Nilai tetep sajrone tetep dadi tekanan. Ing kasus iki, energi internal bakal ganti paralel karo karya. Punika rumus asli: dQ = dU + pdV. Kita bisa kanthi gampang ngétung karya sing wis rampung. Bakal padha karo ekspresi uR (T _2- T ₁ ). Miturut cara iki, iki teges fisik saka konstanta gas universal. Ing ngarsane siji mole gas lan prabédan temperatur siji Kelvin, konstanta gas sejagat bakal padha karo karya sing dilakoni ing proses isobar.