Thermodynamik a Wärence Transfer. Methoden vun Wärence-Transfer a Berechnung. Wärendransfer gëtt ...

Haut wäerte mir probéieren, d'Äntwert op d'Fro ze fannen "Wärtransfer ass ...?". An den Artikel wäerte mer berücksichte wéi deen Prozess ass, wéi eng Aart an der Natur existéieren, an och léiere wat ass d'Relatioun tëscht Wärenceform a Thermodynamik.

Definitioun

Hëtzt Transfer - eng kierperlech Prozess, d'Essenz vun deem ze Transfert ass Hëtzt Energie. Exchange fënnt tëschent zwee Kierper oder hirem System. Zur selwechter Zäit ass de Wärmeaaltransport vu méi waarmt Kierper zu manner erwäerten Kierper ass Viraussetzung.

Process Features

Wärendransfer ass déi Art vu Phänomen, déi souwuel am direkten Kontakt an an der Präsenz vun de Partiséierter opgetratt sinn. Am éischte Fall ass alles kloer, an am zweete Fall kënnen Kierper, Materialien a Medien als Barrière benotzt ginn. Wärendransfer gëtt opfälleg a Fäll, wou e System besteet aus zwee oder méi Kierper ass net an engem Wénkelofstall. Dëst ass eng vun den Objeten méi héich oder méi niddreg wéi déi aner. Da gëtt de Transfer vun der Wärungsenergie stattfonnt. Et ass logesch datt se se enden, wann de System zu engem Zoustand vun thermodynamesche oder thermesche Gläichgewiicht kommt. Prozess existeiert spontan, well mer der soen kann zweet Gesetz vum Thermodyanmik.

Typen

Wärendransfer ass e Prozess deen op dräi Weeër gedeelt gëtt. Si wäerten vun der Grondiddi sinn, souwuel innerhalb vun hinnen echte Ënnerkategorien z'ënnerscheeden, déi hir Charakteristiken op ee Parallelen mat allgemengen Gesetzer hunn. Haut ass an dräi ënnerdeelt Arte vun Hëtzt Transfert. Dëst ass Wärmelefektivitéit, Konvektioun a Strahlung. Loosst eis mat der éischter, vläicht.

Methode vun Hëtzt Transfert. Wuelhaft Leitung.

Dëst ass wéi d'Besëtz vun dësem oder deem materielle Kierper fir de Transfert vun Energie bezeechent gëtt. An dësem Fall gëtt et aus dem méi waarmt Deel op dee méi klengt. Am Häerz vun deem Phänomen läit de Prinzip vun der Chaostik vun de Molekülle. Dëst ass déi sougenannt brongeresch Bewegung. Wat méi héich ass d'Kierpertemperatur, déi méi aktiv sinn d'Molekülen bewunnelen, well se méi kinetesch Energie hunn. Am Wärmelefizit, Elektronen, Molekülen a Atomen deelhuelen. Et gëtt an Kierchen, verschidde Teiler, déi eng ongläich Temperatur hunn.

Wann d'Substanz fähig ass Hëtzt mécht, kënne mir iwwer d'Präsenz vu quantitativen Charakteristiken schwätzen. An dësem Fall gëtt seng Roll gespillt vum Koeffizient vun der Wärmelefektivitéit. Dës charakteristesch Zeechen äntweren wéi vill Hëtzt duerch d'Unitéit vu Längt an Gebitt pro Zeechenzäit duerchgoën. An dësem Fall ännert d'Temperatur vum Kierper exakt 1 K.

Viraus gouf et der Meenung, datt de Wärmeaustausch an de verschiddene Kierperen (och d'Wärenceufléisung vun den ëmlëschende Strukturen) wéinst der Tatsaach ass, datt vun engem Deel vum Kierper an en anere sougenannte Hëtzt niewt. Allerdéngs gouf nach keen Zeeche vu senger realer Existenz fonnt, a wann d'molekulare kinetesch Theorie zu engem gewësse Niveau Niveau entwéckelt huet, hu se all vergiess, iwwer d'Hëtzt ze denken, well d'Hypothese sech net ënnerbreet hunn.

Konvektioun. Wärenceübertragung vum Waasser

Duerch dës Methode vum Wärmeaustausch gëtt d'Transmissioun iwwer intern Stréim verständlech. Loosst Iech ee Waasserkierper virstellen. Wéi bekannt, erhéijen et méi erhëtzt Loftlinn erop. An déi kal, méi schwéier, geet zréck. Also, firwat misst Waasser Waasser anescht sinn? Et ass absolut déiselwecht mat hirem. An elo sinn am Prozess vun esou engem Zyklus all Schichten vum Waasser, egal wéi vill, wärend erwëscht ginn, ier de Begrëff vum Wärmestilbechne kënnt. A verschidde Konditiounen, natierlech.

Stralung

Dës Methode besteet am Prinzip vun der elektromagnetescher Strahlung. Et ass wéinst der interner Energie. goen ganz schéin an der Theorie vun Hëtzt Stralung net fänken, einfach drun, dass de Grond hei ass den Apparat vun gelueden Deelercher, Atomer a Molekülle.

Einfach Problemer vu Wärmelefektioun

Loosst eis elo schwätzen wéi d'Wärence-Transfer-Berechnung an der Praxis aussieht. Loosst eis e klengen Tack op d'Quantitéit vun Hëtzt opléisen. Loosst eis soen, datt mir eng Mass Waasser iwwerhuelen wéi eng halle Kilogramm. Déi éischt Waassertemperatur ass 0 Grad Celsius, d'Schlusstemperatur ass 100. Hei gesitt d'Quantitéit vun Hëtzt déi mir fir dës Mass vun der Matière erhëtzt hunn.

Maachen dat brauchen mir der Formel Q = cm (t ₂ -T _1), wou Q - Betrag vun Hëtzt, c - déi spezifesch Hëtzt vum Waasser, m - Mass vu Material, net ₁ - éischter, net ₂ - Finale Temperatur. Fir Waasser ass de Wäert vu c tabellaresch. De spezifesche Wärmekapazitéit gëtt 4200 J / kg * C. Eroplueden dës Wäerter an der Formel. Loosst eis kréie wat d'Hëtzt ubelaangt wäert sinn 210000 J, oder 210 kJ.

Déi éischt Gesetz vun der Thermodynamik

D'Thermodynamik an d'Wärenceübertragung hänkt vu verschiddene Gesetzer matenee verbonne mat. Si baséieren op Wëssen, datt Verännerungen an der interner Energie am System duerch zwee Methoden erreecht ginn kënnen. Déi éischt - d'Erfüllung vun der mechanescher Aarbecht. Déi zweet ass d'Botschaft vun enger gewësser Hëtzt. Iwwregens, baséiert dëse Prinzip op den éischte Gesetz vun der Thermodynamik. Hei ass säi Wuert: Wann de System iwwert eng gewësse Quantitéit informéiert gëtt, wäert et op d'Aarbecht op externe Kierper opbruecht ginn oder d'Internal Energie erhéigen. Mathematesch Notation: dQ = dU + dA.

Pros oder Cons?

Absolut all d'Quantitéiten déi matmaachen mat der mathematescher Notioun vum éischten Gesetz vun der Thermodynamik kënnen mat engem Plus Zeechen an engem Minus-Schëld geschriwwe ginn. An hir Wiel wäert diktéiert ginn duerch d'Bedingungen vum Prozess. Ugeholl, datt de System e gewësse Betrag vu Hëtzt kritt. An dësem Fall sinn d'Kierper an et ginn erhëtzt. Konsequent d'Gas expansioun stattfënnt, dat heescht datt d'Aarbecht geschitt ass. Als Resultat hunn d'Wäerter positiv. Wann de Betrag vun der Hëtzt abgeworf gëtt, käscht de Gas ab, d'Aarbecht gëtt iwwerholl. Wäerter ginn entgéint Wäerter.

Alternativ Formuléierung vum éischte Gesetz vun der Thermodynamik

Stellt Iech vir, datt mir e periodesch actiivt Motor hunn. Et ass de Kierper (oder System) e Circulatiounsprozess. Et gëtt normalerweis e Zyklus genannt. Als Resultat gëtt de System erëm zeréck an säin ursprénglechen Zoustand. Et wier logesch datt et an dësem Fall d'Verännerung vun der interner Energie null wäert sinn. Et stellt sech eraus datt de Betrag vun der Hëtzt d'selwecht Wierk ass. Dës Bestëmmungen maachen et méiglech, d'éischt Gesetz vun der Thermodynamik onofhängeg ze formuléieren.

Aus dësem kënne mir verstoen datt an der Natur et net e bestëmmten Bewegungsapparat vun der éischter Art existéiere kann. Dat ass e Gerät, deen méi Aarbecht am Verglach mat der Energie déi vun dobaussen ass. An dësem Fall mussen Aktiounen regelméisseg gemaach ginn.

Dat éischt Gesetz vun der Thermodynamik fir Isoprozesser

Loosst eis als éischt d'isochoresch Prozess. Et gëtt d'Konstant a konstant. Also, de Volume ännert Null. Dofir wäert d'Aarbecht och Null sinn. Mir féieren dëse Begrëff aus dem éischten Gesetz vun der Thermodynamik, no där mir d'Formel dQ = dU kréien. Duerfir, an engem isochoreschen Prozess ass all d'Wärmekapazitéit fir d'System ginn fir d'intern Energie vu Gas oder Gemësch ze erhéijen.

Loosst eis elo iwwer den isobaren Prozess schwätzen. De konstante Wäert an et bleift den Drock. An dësem Fall ännert d'intern Energiequellen parallel mat der Aarbecht. Hei ass déi ursprénglech Formel: dQ = dU + pdV. Mir kënne d'Aarbecht einfach maachen. Et wäert op den Ausdrock Ur (T ₂ -T ₁₎ Gläichbehandlung _ginn. By the way, dat ass de physikalesche Sënn vun der universeller Gas konstant. An der Präsenz vun engem Mol Gas an enger Temperaturdifferenz vun enger Kelvin ass d'universell Gas Konstante gläich wéi déi Aarbecht déi am Isobarescht Prozess gemaach gëtt.