Основы термодинамики.

Основным понятием термодинамики является внутренняя энергия.

Внутренняя энергия – это сумма кинетической и потенциальной энергий всех частиц тела и энергий ядер и атомов.

U - внутренняя энергия тела, [ Дж ]

Изменение внутренней энергии тела всегда связано с его взаимодействием с другими телами и с окружающей средой.

Способы изменения внутренней энергии:

1) Теплообмен (теплопроводность, конвекция, излучение).

2) Механическая работа (трение, неупругая деформация).

3) Химические реакции (эндотермические и экзотермические).

Теплообмен – это обмен внутренней энергией между телами и окружающей средой или между частями тела без совершения механической работы.

Виды теплообмена:

Теплопроводность – это передача внутренней энергии от одних частей вещества к другим, обусловленная хаотическим движением молекул и других частиц вещества. Энергию передают частицы, поэтому хорошие теплопроводники – металлы. Плохие теплопроводники – шерсть, волосы, перья птиц, так как между волокнами этих веществ содержится воздух. Ручки кастрюль, сковородок делают из пластмассы, чтобы не обжечься. Дома строят из бревен или кирпича, чтобы предохранить помещение от охлаждения.

Конвекция – это теплообмен, который происходит при перемешивании неравномерно нагретых слоёв жидкости или газа под действием силы тяжести. При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости, поэтому их нагревают снизу. У потолка воздух всегда теплее, чем вблизи пола, поэтому радиаторы отопления располагаются внизу, а форточки вверху.

Тепловоеизлучение – это излучение тела, которое определяется только его температурой. Энергия от солнца, основного источника жизни на земле, передается путем излучения. Излучение может осуществляться в отличие от других видов теплопередачи в полном вакууме. Тела по разному поглощают энергию излучения. Из-за этого поверхность шаров, дирижаблей, крылья самолетов красят серебристой краской, а там где используется солнечная энергия, части приборов окрашивают в темный цвет.

Количество теплоты – это скалярная физическая величина характеризующая изменение внутренней энергии тела при теплообмене.

Q – количество теплоты, [ Дж ]

Q =cm (t₂ – t₁)

Q > 0 (нагревание t₂ >t₁)

Q < 0 (охлаждение t₂ <t₁)

r – удельная теплота преобразования, [ r ] =1 Дж/кг

λ – удельная теплота плавления, [ λ ] =1 Дж/кг

Q_пар =rm > 0

Q_канд = - rm < 0

Q_пл =λm > 0

Q_кр = - λm < 0 Q =g · m

Величина С, характеризующая зависимость изменения внутренней энергии

тела при нагревании или охлаждении от рода вещества и от внешних условий, называется удельной теплоёмкостью вещества. Удельная теплоёмкость вещества измеряется количеством теплоты, необходимым для нагревания единицы массы вещества на единицу температуры:

C - удельная теплоёмкость вещества.

Q =C · ΔT

Удельная теплоёмкость газа зависит от характера процесса, при котором происходит его нагревание.

Дата добавления: 2015-07-07