129. Механические и тепловые взаимодействия

Изменение внутренней энергии AU может быть осуществлено двумя способами:

• путем совершения над телом работы: сжатие, растяжение тела; работа механизмов: пилы, дрели;

• путем сообщения телу теплоты, то есть через теплопередачу: нагревание в закрытом сосуде, нагревание жидкости.

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.

130.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.

ΔU = Q – A.

Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме: 

Q = ΔU + A.

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.

Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. 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. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.

131. Второй закон термодинамики. (конспект)

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.

132 Теплопередача

Теплопередача — 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

Виды теплообмена

Всего существует три простых (элементарных) механизма передачи тепла:

• Теплопроводность

• Конвекция

• Тепловое излучение

Существуют также различные виды сложного переноса тепла, которые являются сочетанием элементарных видов. Основные из них:

• 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