3. Механізм передачі тепла в твердих тілах, рідинах і газах.

Теплообмін (теплопередача)— фізичний процес передавання енергії у вигляді певної кількості теплоти від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою до настання термодинамічної рівноваги. Не можливо зупинити передачу тепла між сусідніми об'єктами з різними температурами — її можна лише сповільнити.

Одиницею вимірювання теплової енергії в системі СІ є Джоуль

Є три види теплообміну:

- теплопровідність,

- конвекція,

- випромінювання.

Теплопровідність— це явище передачі внутрішньої енергії від однієї частини тіла до іншої або від одного тіла до іншого за їхнього безпосереднього контакту. Зауважимо, що за явища теплопровідності не відбувається перенесення речовини. Різні речовини мають різну теплопровідність. Так, метали краще проводять тепло, ніж дерево, тому ручки сковорідок виготовляють з дерева чи пластмас. Серед металів високу теплопровідність мають срібло і мідь.

Конвекція — процес перенесення енергії струменями рідини або газу.

Під час конвекції енергія переноситься потоками газу чи рідини. У твердих тілах цей спосіб теплообміну неможливий. Конвекція зумовлює виникнення таких явищ природи, як вітер, теплі й холодні течії в океанах тощо.

Рідини та гази нагрівають, як правило, знизу. При нагріванні зверху конвекція відбуватися не буде, оскільки верхні шари з меншою густиною (більш нагріті) не опускаються до низу і не відбувається перемішування. Крім того, конвекція відбувається за умови, що між частинами речовини існує різниця температур.

Променевий теплообмін — це процес перенесення внутрішньої енергії від одного тіла до іншого внаслідок випускання, поширення та поглинання випромінювання.

4. Відміна теплоти від роботи.

Можливі два різні способи зміни внутрішньої енергії термодинамічної системи. Внутрішня енергія системи може змінюватися в результаті виконання роботи й у результаті передачі системі тепла. Робота є міра зміни механічної енергії системи. При виконанні роботи має місце переміщення системи або окремих макроскопічних частин відносно один одного. Наприклад, всуваючи поршень у циліндр, у якому перебувати газ, ми стискаємо газ, у результаті чого його температура підвищується, тобто змінюється внутрішня енергія газу.

Внутрішня енергія може змінюватися й у результаті теплообміну, тобто надання газу деякої кількості теплоти Q.

Відмінність між теплотою й роботою полягає в тому, що теплота передається в результаті цілого ряду мікроскопічних процесів, при яких кінетична енергія молекул більш нагрітого тіла при зіткненнях передається молекулам менш нагрітого тіла.

Загальне між теплотою й роботою, що вони є функціями процесу, тобто можна говорити про величину теплоти й роботи, коли відбувається перехід системи зі стану першого в другий стан. Теплота й робота не є функцією стану, на відміну від внутрішньої енергії. Не можна говорити, чому рівна робота й теплота газу в стані 1, але про внутрішню енергію в стані 1 говорити можна.

Контрольні питання

1. Дайте означення кількості теплоти? Одиниці вимірювання величини.

2. Дайте означення внутрішньої енергії? Якими способами можна змінити внутрішню енергію тіла?

3. Назвіть та охарактеризуйте термодинамічні параметри робочого тіла?

4. Назвіть види передачі тепла між тілами. В який спосіб відбувається теплообмін між твердими тілами?

5. Наведіть приклади природньої та вимушеної конвекції. Чому водяні радіатори в будинках кріплять під підвіконням, а не на протилежній від вікна стіні?

6. Вкажіть відмінність теплоти від роботи?

10