1. Открытые системы, которые обмениваются с окружающей средой и веществом и энергией.
2. Закрытые системы, которые обмениваются с окружающей средой только энергией.
Изолированные системы, которые не обмениваются с окружающей средой не веществом, не энергией. Со временем такая система приходит в равновесное состояние. Такая система используется в качестве удобной термодинамической модели.
Естественно, что любая реальная термодинамическая система не будет изолированной хотя бы потому, что её невозможно окружить оболочкой, не проводящей теплоту.
Термодинамические процессы – это процессы обмена энергией и веществом или переход энергии из одной формы в другую. Они бывают обратимые и необратимые.
При обратимом процессе переход от начального к конечному состоянию, и наоборот, не требует дополнительных затрат энергии. Энергия переходит из одного вида к другому без потерь. Характеризует идеальные процессы.
При необратимом процессе переход от конечного состояния к начальному требует дополнительных затрат энергии, так как процессы идут с частичными потерями энергии в виде тепла. Характеризует реальные процессы.
18) Передача тепла теплопроводностью
Теплопроводность — это передача тепла от одной частицы тела к другой, находящейся в непосредственной близости от нее. Теплопередача путем теплопроводности в чистом виде возможна только в твердых телах. В жидкой и газообразной средах передача тепла происходит смешанным путем. Если температура всех точек рассматриваемого тела остается постоянной во времени, т.е. температурное поле является функцией только координат, то теплопередача называется установившейся и поток—стационарным. Если температура в каждой точке тела изменяется во времени, то такое тепловое состояние называется нестационарным.
Тепловой поток через стену численно равен разности температур поверхностей стены, деленной на термическое сопротивление этой стены.
19) К жидкому топливу относятся
- нефтепродукты, производящиеся путем перегонки сырой нефти;
- креозот, являющийся продуктом низкотемпературного коксования и возгонки угля;
- синтетические масла, образующиеся в результате сжижения угля;
- прочие виды жидкого топлива, например, производящиеся из растений (картофель, рапс и т.д.)
20)-
21) Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для тепловых процессов) определяет количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы дельта U, количеством теплоты Q, подведенным к ней, и суммарной работой внешних сил A, действующих на систему.
Первый закон термодинамики - Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:
Первый закон термодинамики - количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:
22)Теплоёмкость идеальных газов
Теплоёмкость тела характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания этого тела на один градус:
|
|
|
(4.2.1) |
Размерность теплоемкости: [C] = Дж/К.
Однако, теплоёмкость – величина неопределённая, поэтому пользуются понятиями удельной и молярной теплоёмкости.
Удельная теплоёмкость (Суд) есть количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 градус [Cуд] = Дж/К.
Для газов удобно пользоваться молярной теплоемкостью Cμ- количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моля газа на 1 градус:
|
|
|
(4.2.2) |
[Cμ] = Дж/(моль×К).
Из п. 1.2 известно, что молярная масса – масса одного моля:
|
|
|
|
где А – атомная масса; mед - атомная единица массы; NА - число Авогадро; моль μ – количество вещества, в котором содержится число молекул, равное числу атомов в 12 г изотопа углерода 12С.
Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состояние системы при нагревании.
Если газ нагревать при постоянном объёме, то всё подводимое тепло идёт на нагревание газа, то есть изменение его внутренней энергии. Теплоёмкость при этом обозначается СV.
СР – теплоемкость при постоянном давлении. Если нагревать газ при постоянном давлении Р в сосуде с поршнем, то поршень поднимется на некоторую высоту h, то есть газ совершит работу
23) Теплообмен излучением осуществляется посредством электромагнитных волн. Он составляет 90-95% суммарного теплообмена в топках паровых котлов, дуговых сталеплавильных печах, 80-90% ─ вплазменно-дуговых печах и камерах нагревательных печей. Электромагнитные волны распространяются прямолинейно со скоростью света и подчиняются оптическим законам преломления, поглощения, отражения. Тепловое излучение помимо волновых свойств обладает корпускулярными свойствами: энергия излучается телом не непрерывно, а отдельными порциями – квантами и фотонами. Следовательно, излучение обладает корпускулярно-волновым дуализмом: энергия и импульс сосредоточены в фотонах, а вероятность их нахождения в пространстве обусловлена волновой механикой. Поэтому процессыизлучения и поглощения энергии описываются законами квантовой механики, а процессы распространения энергии – законами волновой теории распространения электромагнитных колебаний. Энергия фотона определяется по выражению: W = hν , где h – 6,62 · 10 Дж·с, постоянная Планка; ν – частота колебаний -34 эквивалентного электромагнитного поля. Длина волны и частота колебаний находятся в следующем соотношении: = с, где с – скорость света, в вакууме с = 300 000 км/с. Излучение энергии фотона происходит следующим образом. При переходе атома или электрона на новый энергетический уровень, как и привозвращении их на прежний уровень, происходит излучение фотона энергии. Переход атомов и электронов на другой энергетический уровень происходит при нагревании, охлаждении тел, а также при ионизации газов в электрической дуге (плазме) под действием электромагнитного поля. При горении топлива процесс перехода атомов на новый энергетический уровень происходит непрерывно. Энергия, запасенная в топливе, выделяется при его горении в энергию потока излучения
24)-