Вопрос3 Теплопроводность. Уравнение Фурье и его анализ.
Теплопроводность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества
Закон ФУРЬЕ
Количество
теплоты, проходящее через изотермическую
поверхность площадью
за
время
,
пропорционально температурному
градиенту.
-
коэффициент теплопроводности.
Знак минус в формуле показывает, что теплота и градиент направлены в разные стороны.
- физическая характеристика материала
(зависит от температуры, определяется
экспериментально, величина табличная).
- количество теплоты, проходящее между
двумя изотермическими поверхностями
площадью 1м3за 1с при единичном
температурном градиенте.
Анализ уравненияустанавливает количественную связь между тепловым потоком и разностью температур в двух точках тела: количество переданной теплоты пропорционально градиенту температуры, времени и площади сечения F, перпендикулярного к направлению распространения теплоты.
Билет №2
1 вопрос Термодинамическая система и окружающая среда.
Термодинамической системойназывается совокупность тел поведение которых изучается термодинамическими методами. Все остальные тела, не входящие в состав термодинамической системы, объединяются в понятии окружающая среда.
Поведение окружающей среды и изменения, происходящие в ней, при термодинамическом анализе не рассматриваются. Для термодинамического исследования системы безразлично, из чего состоит окружающая среда и что в ней происходит. Если методами термодинамики исследуются поведение и свойства какого-нибудь вещей
Можно рассматривать как одно тело так и его части. например газ в цилиндре двигателя, тут термодинамической системой является газ, а окружающей средой — стенки цилиндра и поршень.
Вещество, которое совершает работу в той или иной машине, обычно называют рабочим телом. Часто при рассмотрении тех или иных вопросов окружающую среду представляют в виде одного или нескольких тел с определенными свойствами.
Система, которая лишена возможности обмениваться энергией с окружающей средой, называется изолированной. Такая изолированная термодинамическая система находится в определенном состоянии, которое не может измениться само собой, без воздействия на систему окружающей среды, если же система не изолирована и обменивается энергией с окружающей средой, то ее состояние изменяется. Изменение состояния термодинамической системы в результате обмена энергией с окружающей средой называется термодинамическим процессом.
2 вопросСкорость химических реакций окисления горения топлив. Влияние температуры, давления и концентрации на скорость горения.
3 вопросКоэффициент теплопроводности, его физический смысл, факторы, влияющие на его значение.
Коэффициент теплопроводности (Вт/(м*К)) - численная характеристика теплопроводности материала, равная количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 град.C.
Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой
Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — урадона, из не радиоактивных газов - у ксенона).
Теплопроводность зависит от многих показателей.В их число следует включить плотность, влажность, температуру, структуру, текстуру и минеральный состав вещества.