Виды теплообмена
Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:
Теплопроводность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения.
Конвекция— явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно).
Тепловое излучение— электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.
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
Существует несколько эквивалентных формулировок первого начала термодинамики
В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным.[2] Это — формулировка Дж. П. Джоуля (1842 г.).
Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Это определение особенно важно для химической термодинамики[2] (ввиду сложности рассматриваемых процессов). Иными словами, внутренняя энергия является функцией состояния. В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется.
Тепловой процесс (термодинамический процесс) — изменение макроскопического состояния термодинамической системы.
Система, в которой идёт тепловой процесс, называется рабочим телом.
Тепловые процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесным называется процесс, при котором все состояния, через которые проходит система, являются равновесными состояниями.
Тепловые процессы можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.
Можно выделить несколько простых, но широко распространённых на практике, тепловых процессов:
Адиабатный процесс — происходящий без теплообмена с окружающей средой;
Изохорный процесс — происходящий при постоянном объёме;
Изобарный процесс — происходящий при постоянном давлении;
Изотермический процесс — происходящий при постоянной температуре;
Изоэнтропийный процесс — происходящий при постоянной энтропии;
Изоэнтальпийный процесс — происходящий при постоянной энтальпии;
Политропный процесс — происходящий при постоянной теплоёмкости;
Теплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT:
Единица измерения теплоёмкости в системе СИ — Дж/К. Удельной теплоёмкостью называется теплоёмкость, отнесённая к единичному количеству вещества. Количество вещества может быть измерено в килограммах, кубических метрах и молях. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоёмкость, различают массовую, объёмную и молярную теплоёмкость.