ऊष्मप्रवैगिकी और हीट ट्रांसफर. तरीकों की गर्मी हस्तांतरण और गणना. गर्मी हस्तांतरण है...

आज हम करने की कोशिश करेंगे इस सवाल का जवाब खोजने के लिए सवाल “गर्मी हस्तांतरण है...?”. लेख में विचार करना है, क्या प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रजातियों की प्रकृति में मौजूद हैं, और भी सीखने के बीच क्या संबंध है गर्मी हस्तांतरण और ऊष्मा है.

परिभाषा

गर्मी हस्तांतरण के एक शारीरिक प्रक्रिया है, जो का सार है हस्तांतरण करने के लिए थर्मल ऊर्जा. विनिमय होता है के बीच दो निकायों या अपने प्रणाली. सबसे पहली शर्त यह है कि गर्मी के हस्तांतरण से अधिक गर्म करने के लिए कम गरम किया जाता है शरीर है ।

विशेषताएं:

गर्मी हस्तांतरण है एक ही प्रकार की घटना हो सकती है, जो सीधे संपर्क के द्वारा, और की उपस्थिति को अलग दीवारों. पहले मामले में, सब कुछ स्पष्ट है, दूसरे में बाधाओं के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, शरीर सामग्री, पर्यावरण । गर्मी हस्तांतरण हो जाएगा, जहां मामलों में शामिल एक प्रणाली के दो या दो से अधिक शरीर है, नहीं है के एक राज्य में थर्मल संतुलन. यही कारण है कि एक वस्तु है, एक उच्च या कम तापमान की तुलना में दूसरों के लिए. यहाँ तो के हस्तांतरण है । थर्मल ऊर्जा. यह मान तार्किक है कि यह पूरा हो जाएगा जब प्रणाली के लिए रिटर्न राज्य के thermodynamic या थर्मल संतुलन. प्रक्रिया सहज है, क्या आप हमें बता सकते हैं ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून है.

प्रकार

हीट ट्रांसफर एक प्रक्रिया है जो में विभाजित किया जा सकता तीन तरीके हैं. वे एक बुनियादी प्रकृति के बाद से, उन्हें अंदर कर रहे हैं इन उपश्रेणियों अपने स्वयं के विशिष्ट सुविधाओं के साथ-साथ सामान्य कानून है । आज यह स्वीकार किया जाता है आवंटित करने के लिए तीन प्रकार के गर्मी हस्तांतरण. इस चालन, संवहन और विकिरण. के साथ शुरू करते हैं.

तरीकों की गर्मी हस्तांतरण. थर्मल चालकता है.

तथाकथित संपत्ति के एक या अन्य सामग्री का प्रदर्शन करने के लिए शरीर की ऊर्जा हस्तांतरण. हालांकि, वह स्थानांतरित कर रहा है से hotter हिस्सा करने के लिए की तुलना में ठंडा है कि है । के आधार इस घटना के सिद्धांत के अराजक आंदोलन के अणुओं. इस तथाकथित ब्राउनियन गति. अधिक शरीर के तापमान है, और यह आगे बढ़ अणुओं है, क्योंकि वे अधिक से अधिक गतिज ऊर्जा है । इस प्रक्रिया में गर्मी के चालन को शामिल इलेक्ट्रॉनों, अणुओं, परमाणुओं. यह बाहर किया जाता है में शरीर के विभिन्न भागों है जो अलग अलग तापमान.

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यदि पदार्थ का संचालन करने में सक्षम गर्मी, हम बात कर सकते हैं की उपस्थिति के बारे में मात्रात्मक विशेषताओं. इस मामले में, यह की भूमिका है तापीय चालकता. यह इंगित करता है कि कैसे ज्यादा गर्मी के माध्यम से पारित करेगा व्यक्तिगत संकेतकों की लंबाई और क्षेत्र प्रति इकाई समय है । शरीर का तापमान परिवर्तन से 1 है ।

इससे पहले यह सोचा गया था कि विनिमय की गर्मी में अलग-अलग निकायों सहित (गर्मी हस्तांतरण के enclosing संरचनाओं) इस तथ्य से उपजा है कि एक हिस्सा शरीर से दूसरे करने के लिए बहती है, तथाकथित गरमी है । हालांकि, लक्षण के अपने वास्तविक अस्तित्व कभी नहीं थे पाया, और जब आणविक-गतिज सिद्धांत विकसित किया गया है करने के लिए एक निश्चित स्तर पर, सब के बारे में गरमी और भूल करने के लिए लगता है, क्योंकि परिकल्पना अस्थिर था.

संवहन. गर्मी हस्तांतरण के पानी

इस विधि के तहत थर्मल ऊर्जा विनिमय है एक हस्तांतरण का उपयोग कर आंतरिक धागे. हमें कल्पना करते हैं एक केतली के साथ पानी. जैसा कि आप जानते हैं, अधिक गर्म हवा का प्रवाह ऊपर की ओर बढ़ती है । और ठंड, भारी, नीचे गिर जाते हैं । तो क्यों यह होना चाहिए किसी भी अलग है? यह वास्तव में सभी एक ही. और यह के पाठ्यक्रम में चक्र के सभी परतों में पानी, कोई फर्क नहीं पड़ता कि कितने, गर्मी होगी, जब तक एक राज्य के थर्मल संतुलन. कुछ शर्तों के तहत, जाहिर है ।

विकिरण

इस विधि में होते हैं के सिद्धांत को विद्युत चुम्बकीय विकिरण है । यह से उठता है आंतरिक ऊर्जा. जाने के लिए नीचे में ज्यादा गर्मी के सिद्धांत विकिरण नहीं करेंगे, बस ध्यान दें कि इस कारण के लिए है, डिवाइस का आरोप लगाया कणों से, परमाणुओं और अणुओं है.

सरल कार्य पर थर्मल चालकता

अब हम बात करते हैं के बारे में कैसे लग रहा है में अभ्यास की गणना गर्मी हस्तांतरण. चलो का चयन करते हैं, एक साधारण कार्य से संबंधित करने के लिए गर्मी की राशि है । मान लीजिए हम एक बड़े पैमाने पर पानी की बराबर करने के लिए आधे से एक किलोग्राम है । प्रारंभिक पानी का तापमान 0 डिग्री सेल्सियस दर्ज किया गया, अंत – 100. मिल गर्मी की राशि खर्च करके हमें हीटिंग के लिए इस मास का मामला है.

इस के लिए हम की जरूरत है सूत्र क्यू = cm(t₂-t_{1) है, जहां क्यू-गर्मी की मात्रा के c-पानी के विशिष्ट गर्मी, एम-पदार्थ के द्रव्यमान, टी1 – प्राथमिक, टी2 – अंतिम तापमान. के लिए पानी के मूल्य सी सारणीबद्ध प्रकृति में है । विशिष्ट गर्मी की क्षमता बराबर करने के लिए 4200 जम्मू/किलो*C. अब हम स्थानापन्न इन मूल्यों के सूत्र में. प्राप्त गर्मी की राशि के बराबर हो जाएगा 210000 जूल या 210 जे.}

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून

ऊष्मप्रवैगिकी और हीट ट्रांसफर कर रहे हैं से जुड़े कुछ कानून हैं । वे के आधार पर कर रहे हैं कि ज्ञान में परिवर्तन आंतरिक ऊर्जा प्रणाली के भीतर प्राप्त किया जा सकता है दो तरीके हैं. पहली बार प्रदर्शन करने के लिए - यांत्रिक काम करते हैं. दूसरे – एक विशिष्ट गर्मी की राशि है । इस सिद्धांत पर आधारित है, संयोग से, ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून. यहाँ अपने निर्माण: अगर सिस्टम था, यह कुछ गर्मी की राशि, यह पर खर्च किया जाएगाआयोग के काम पर बाहरी निकायों, या वेतन वृद्धि की अपनी आंतरिक ऊर्जा. गणितीय संकेतन: dQ = dU + डा.

पेशेवरों या विपक्ष में?

पूरी तरह से सभी मात्रा में है कि शामिल कर रहे हैं में गणित के ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून, लिखा जा सकता है के साथ के रूप में एक “प्लस” और “शून्य”. इसके अलावा, उनके चयन से तय किया जाएगा प्रक्रिया की स्थिति । मान लीजिए कि प्रणाली एक निश्चित राशि की गर्मी । इस मामले में, शरीर में गर्मी है । इसलिए, गैस विस्तार, और इसलिए, काम प्रदर्शन किया जा रहा है. अंत में मूल्यों सकारात्मक हो जाएगा । अगर गर्मी की मात्रा के दूर ले लिया है, गैस ठंडा नीचे उस पर काम है. मान लो विपरीत अर्थ नहीं है ।

एक विकल्प के निर्माण ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून

मान लीजिए कि हम एक नियमित रूप से इंजन. में यह काम कर शरीर (या सिस्टम) बनाने के लिए एक परिपत्र प्रक्रिया है । यह एक चक्र कहा जाता है. अंत में, इस प्रणाली को रिटर्न मूल राज्य के लिए. यह मान लेना तर्कसंगत होगा कि इस मामले में, परिवर्तन आंतरिक ऊर्जा शून्य है । यह पता चला है कि गर्मी की राशि के बराबर हो जाएगा काम करते हैं. इन प्रावधानों के लिए हमें की अनुमति तैयार ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून अलग है.

इस से हम समझ सकते हैं कि प्रकृति में मौजूद नहीं कर सकते हैं, एक सतत गति मशीन की तरह है । कि है, एक युक्ति है कि काम करता है में अधिक से अधिक संख्या की तुलना में प्राप्त करने के लिए ऊर्जा है । कार्यों प्रदर्शन किया जाना चाहिए समय समय पर.

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून के लिए प्रक्रियाओं

पहले विचार isochoric प्रक्रिया है । जब मात्रा स्थिर बनी हुई है. इसलिए, मात्रा परिवर्तन शून्य हो जाएगा. इसलिए, काम भी हो जाएगा शून्य के बराबर है । त्यागने इस शब्द से ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून, और फिर सूत्र dQ = dU. तो, isochoric प्रक्रिया के सभी गर्मी की आपूर्ति प्रणाली के लिए में चला जाता है में वृद्धि की आंतरिक ऊर्जा गैस या मिश्रण.

अब के बारे में बात करते समदाब रेखीय प्रक्रिया है । निरंतर यह अभी भी दबाव है. आंतरिक ऊर्जा बदल जाएगा के साथ समानांतर में काम के प्रदर्शन. इस मूल सूत्र: dQ = dU + pdV. हम कर सकते हैं आसानी से की गणना प्रतिबद्ध काम करते हैं. यह होगा करने के लिए बराबर अभिव्यक्ति उर(T₂-T_{1). वैसे, यह है कि भौतिक का अर्थ सार्वभौमिक लगातार गैस. की उपस्थिति में एक तिल की गैस और तापमान का अंतर है, एक केल्विन घटक है, सार्वभौमिक गैस निरंतर बराबर है करने के लिए काम किया समदाब रेखीय प्रक्रिया है ।}