|
Механические и тепловые взаимодействияИзменение внутренней энергии AU может быть осуществлено двумя способами:
Типичный термодинамический процесс — расширение (сжатие) рабочего тела, например газа в цилиндре поршневого компрессора. Такой процесс характеризуется работой, т.е. затратой или выделением механической энергии. Работа, как известно, определяется произведением приложенной к рабочему телу силы на путь её действия.
Первый закон термодинамики Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом: Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины.
Второй закон термодинамики. Самопроизвольный перенос тепла возможен только от более нагретого тела к менее нагретому. Отношение полезной тепловой энергии Q к затраченной механической энергии L – холодильный коэффициент цикла E. Термин «получение холода» означает понижение содержания Q в том или ином теле, уже имеющем температуру ниже температуры окружающей среды.
Теплоперенос Теплоперенос — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача теплавсегда происходит от более горячего тела к более холодному, что является следствием второго закона термодинамики Существуют различные виды переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов: · теплоотдача (конвективный теплообмен между потоками жидкости или газа и поверхностью твёрдого тела); · теплопередача (теплообмен от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку); · конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией); · термомагнитная конвекция Механизмы переноса теплоты Механизмы переноса теплоты. Различают три разных механизма распространения теплоты: теплопроводность, конвективный и лучистый перенос. · Теплопроводность-перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимод. микрочастиц (атомов, молекул, ионов и др.). В чистом виде теплопроводностьможет встречаться в твердых телах, не имеющих внутр. пор и в неподвижных слоях жидкостей, газов илипаров. Кол-во переносимой теплопроводностью энергии, определяемое как плотн. теплового потока qт[Вт/(м2· К) ], пропорционально градиенту т-ры (закон Фурье). Закон Фурье получен в рамках модели идеального газа, при этом для газов и паров пропорционален длине своб. пробега молекул и средней скорости их теплового движения. Для жидкостей и твердых тел указанный закон является феноменологическим, а значения находятся экспериментально. Наим. имеют газы и пары[0,01-0,15 Вт/(м·К)], наиб, -металлы (10-500); теплоизоляц. материалы и жидкости-0,03-3. С повышением т-ры теплопроводность жидкостей, за исключением воды, уменьшается, а для всех др. тел увеличивается. · Конвективный перенос теплоты-перенос физ. теплоты перемещающихся нагретых жидкостей, газов, паров или их смесей, а также дисперсных сыпучих материалов. В наиб. распространенном случае, когда существен лишь перенос внутр. энергии, а переносом мех. и потенциальных видов энергии можно пренебречь. · Лучистый перенос теплоты (радиационный теплообмен, теплообмен излучением)-совокупные процессе излучения электромагн. волн пов-стями твердых или жидких тел, либо объемами газов и паров, распространения этого излучения в пространство между телами и его поглощения пов-стями или объемами др. тел. Практически для лучистого теплообмена наиб. важен инфракрасный диапазон спектра (длины волн 0,8-40 мкм).
134. Теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц. Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью наз-ся конвективным теплообменом. Частным случаем конвективного теплообмена является теплоотдача – конвективный теплообмен между твёрдой стенкой и движущейся средой. Теплоотдача может сопровождаться тепловым излучением. В этом случае процесс переноса теплоты осуществляется одновременно теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Многие процессы переноса теплоты сопровождаются переносом вещества – массообменном, который проявляется в установлении равновесной концентрации вещества. Совместное протекание процессов тепло- и массообмена – тепломассообмен. В вентилируемом трюме тепломассообмен груза с внешней средой идет путем вынужденного и конвективного воздухообмена трюма с наружным воздухом. В этом случае интенсивность тепломассообмена зависит от способа вентиляции и мощности вентиляционных устройств.
Конвективный теплообмен. Конвекция – внешним воздействием создается упорядоченное движение больших масс жидкости или газа вдоль поверхности рассматриваемой термодинамической системы. Излучение – заключается в преобразовании внутренней энергии тела в энергию электромагнитных колебаний, её перенос через промежуточную среду и обратном её преобразовании лучистой энергии в теплоту др тела – приемник. Перенос теплоты радиацией эффективен лишь в газовой среде и вакууме. Количественная характеристика эффективности процесса теплопереноса и плотность теплового потока q, Вт/м определяет количество теплоты (Дж) прошедшей через единицу поверхности в единицу времени. Количество энергии прошедшей за произвольный отрезок времени через произвольную поверхность теплообмена: Q=qFt, Дж Основная зависимость теплопроводности (закон Фурье), Вт/м2: q=-a*grad(t), то есть вектор плотности теплового потока q приблизительно равен градиенту температуры, величина а (Вт/(м*К)), согласующая размерности q и t называется коэффициентом теплопроводности вещества. q=(t1-t2)(а/сигма) Естественная конвекция возникает за счет теплового расширения жидкости (газа) вблизи нагретой поверхности, например при печном и электрическом обогреве. Интенсивность свойств конвекции возрастает с увеличением разности температур и температурного коэффициента объемного расширения.
Лучистый теплообмен. Лучистый теплообмен – воздействие солнечной радиации на поверхность транспорта. Процесс распределения света характеризуется длиной волны и частотой колебаний. Суммарный удельный тепловой поток на всех длинах волн I Вт/м2 определяется природой излучающего тела и его температуры. Он носит название собственного излучения. Энергия падающего излучения частично поглощается, отражается или проникает сквозь тело. Относительные доли полного потока энергии носят название коэффициента поглощения А, отражения R и пропускания D: А+D+R=1 А=1 – абсолютно черное тело D=1 абсолютно белое R=1 абсолютно прозрачное Совокупный процесс испускания, поглощения, отражения и пропускания электромагнитных волн называется лучистым теплообменом. Его описание – закон Стефана-Больцмана.
Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|