Механизмы и законы переноса теплоты. Явление теплопроводности, теплоотдачи и излучения.

Различают 3 механизма (процесса) переноса теплоты: 1) теплопроводность (кондукция) – перенос распр-я энергии только вследствие взаимодействия структурн.частиц в-ва (молекул, ионов, атомов, своб.эл-нов).В чистом виде теплопр-ть имеет место в тв.телах, в неподвиж. слоях жидкости или газа.

2) Конвекция – прц.переноса теплоты вследствие перемещения относ-но больших масс в-ва в неоднородном поле тем-р. Этот процесс имеет место в движ.квазисплошных средах (жидкостях, газах, сыпучих средах, в плазме)

3) Излучение (радиация) – пр.переноса энергии, выделившейся вследствие тепл.движения в в-ве в виде э/м волн ч/з полносью или частично прозрачную для них среду.

Сложным теплообменом наз-ся пр-сы переноса теплоты одновр.неск. способами. Теплопередачей наз-ся пр-с теплообмена м/у средами, разделенными отчетливой границей (н-р, тв.тела - текучая среда, пов-ть раздела газ – жидкость или 2-х несмешивающихся жидкостей).

Теплопередача – процесс теплообмена м/у средами,разделенными некот.перегородкой. При расчете теплопроводности в среде пользуются з-ном Фурье:λ – коэф-т теплопроводности среды, Вт/(м·гр). Для расчета теплопроводности применяют ф-лу или з-н Ньютона-Рихмана:Вт илиВт/м²(1.2), где α – коэф-т теплоотдачи [Вт/(м·К];t_f,t_w– Темп-ра теплоносителя и поверхности.

При α=const, t_f =const, t_w = const: .

Теплопередачу часто рассчитывают по формуле: , гдеk[Вт/(м²·К)] – коэф-т теплопередачи;- температуры.

Теплота, работа, теплоемкость и энтальпия(часть1)

Изменения количества энергии в системе согласно

dE=dQ-dL

происходит только при взаимодействии её с другимисистемами или окружающей средой, т.е. только при энергообмене.

Энергообмен осуществляется посредством теплообмена и совершения работы.

Теплота и работа имеет размерность энергии, но не является видами энергии, они являются способами передачи энергии и представляются только в процессе их передачи.

Определим деформационную работу-работа сил при изменении объема системы.

dx=x-x₀

fdx=v-v₀=dv

dL=pfdx=pdv

p-давление окружающей среды,f-площадь,dx-перемещение поршня,dv-изменение объема.

Для конечного процесса получим

При передачи энергии в форме теплоты взаимодействия между системами и окружающей средой происходит в результате разности t.

Количество теплоты определяют по формуле

dQ=mcdt

m-масса системы,c-удельная теплоемкость системы,dt-бесконечно малая разность температур

под удельной теплоемкостью тела или системы понимается величина

(1)

q=Q/m-удельное количество теплоты

Кроме массовой удельной теплоемкости, встречается также молярная

μс

μ

объемная

с*=ρ₀с

ρ₀-плотность системы при нормальных условиях

Так как теплота проводимая в процессе к телу или системе зависит от вида процесса, то для того чтобы теплоемкость была свойством системы вид процесса должен быть фиксированным, т.е. процесс происходит при постоянных значениях какого-либо параметров системы. В соответствии с этим часто используют теплоемкость при V=const?p=const

(9)

Из физики известно соотношение между С_pиC_vназываемая формулой Маера

С_p-C_v=R(3)