Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.
Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
subjects:physics:теплообмен [2013/07/24 23:05] ¶ |
subjects:physics:теплообмен [2017/09/14 20:13] (текущий) ¶ |
||
---|---|---|---|
Строка 1: | Строка 1: | ||
+ | <box|[[start]]> | ||
+ | * **[[Молекулярная физика]]** | ||
+ | * **Теплообмен** | ||
+ | * [[Тепловые машины]] | ||
+ | * [[Молекулярно-кинетическая теория (МКТ)]] | ||
+ | * [[Уравнения Менделеева-Клаперона]] | ||
+ | * [[Насыщенные и ненасыщенные пары]] | ||
+ | * [[Изотерма. Изобара. Изохора]] | ||
+ | * [[I закон термодинамики]] | ||
+ | * [[Смешанные задачи]] | ||
+ | * [[Молекулярная физика в опытах]] | ||
+ | </box> | ||
====== Теплообмен ====== | ====== Теплообмен ====== | ||
- | |||
- | |||
- | |||
- | |||
- | |||
- | Первый закон термодинамики: | ||
- | |||
- | |||
- | который изучает связь тепловых явлений с другими явлениями: механическими, электрическими, химическими и др. | ||
- | | ||
- | Внутренняя энергия тела сумма кинетической энергии хаотического теплового движения частиц (атомов или молекул) тела и потенциальной энергии их взаимодействия. | ||
- | |||
- | Внутренняя энергия одноатомного идеального газа | ||
- | $$ U=\frac{3}{2}\frac{m}{M}RT=\frac{3}{2}pV $$ | ||
- | Внутренняя энергия замкнутой теплоизолированной системы сохраняется. | ||
- | |||
Изменение внутренней энергии возможно в результате теплообмена,а также при совершении работы. | Изменение внутренней энергии возможно в результате теплообмена,а также при совершении работы. | ||
- | Теплообмен - процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы. | + | **Теплообмен** - процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы. |
- | Количество теплоты -- энергия, получаемая или отдаваемая телом в | + | **Количество теплоты** - Q - энергия, получаемая или отдаваемая телом в |
процессе теплообмена. | процессе теплообмена. | ||
Строка 28: | Строка 24: | ||
При расширении газа $ \Delta V> 0 $, при его $ \Delta V< 0 $ | При расширении газа $ \Delta V> 0 $, при его $ \Delta V< 0 $ | ||
- | Первый закон термодинамики: | + | **''Первый закон термодинамики:'' количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами**: |
- | количество теплоты, подведённоек системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на соверше-ние системой работы над внешними телами: | + | |
$$ Q=\Delta U+A $$ | $$ Q=\Delta U+A $$ | ||
- | | ||
- | Первыи закон термодинамики: | ||
- | 1) при изохорном процессе | + | Из первого закона термодинамики - в не изолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии $ \Delta U $ равно сумме количеств теплоты $ Q $ , переданного системе,и работы A внешних сил: |
- | $$ Q=\Delta U $$ | + | |
- | 2) при изотермическом процессе: | + | |
- | $$ Q=A $$ | + | |
- | З) при изобарном процессе: | + | |
- | $$ Q=\Delta U +p\Delta V $$ | + | |
- | Тепловой двигатель - устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. | + | |
- | Для циклического процесса требуется сжатие газа, которое не может происходить самопроизвольно. Необходимое уменьшение давления газа возможно при его охлаждении. | + | $$ Q=\Delta U=A $$ |
- | Наличие нагревателя и холодильника - необходимое условие для непрерывной работы теплового двигателя. | + | **Если процесс теплообмена не сопровождается работой** ($ A=0 $) , то количество теплоты ($ Q=\Delta U $) пропорционально изменению температуры $ \Delta T $ : |
+ | $$ Q=cm\Delta T $$ | ||
- | Замкнутый процесс (цикл) - совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние. | + | m -масса тела, |
- | Коэффициент полезного действия теплового двигателя - отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя. | + | c - удельная теплоемкость вещества. |
- | $$ \eta =\frac{A}{Q_{1}} $$ | + | |
- | КПД теплового двигателя всегда | + | |
- | меньше единицы | + | |
- | Использование тепловых двигателей неблагоприятно влияет на окружающую среду. | + | Количество теплоты Q , необходимое для испарения жидкости при постоянной температуре,пропорционально массе жидкости m, превратившийся в пар: |
+ | $$ Q=rm $$ | ||
+ | r - удельная теплота парообразования | ||
+ | **При конденсации:** | ||
+ | $$ Q=-rm $$ | ||
+ | **При плавлении:** | ||
- | ===== Теплообмен. Задача 1 ===== | + | Количество теплоты $ Q{пл} $, необходимое для плавления кристаллического льда при постоянной температуре,пропорционально расплавленной массе тела: |
- | <box 570px> | + | $$ Q{пл}=\lambda m $$ |
- | {{ :subjects:physics:var_05-a10_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 1}} | + | |
- | </box|Теплообмен. Задача 1> | + | |
+ | $ \lambda $ - удельная теплота плавления | ||
- | ===== Теплообмен. Задача 2 ===== | + | **При кристаллизации:** |
- | <box 570px> | + | $$ Q{кр}=-\lambda m $$ |
- | {{ :subjects:physics:var_06-a10_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 2}} | + | |
- | </box|Теплообмен. Задача 2> | + | |
+ | **Тепловой двигатель** - устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. | ||
+ | Для циклического процесса требуется сжатие газа, которое не может происходить самопроизвольно. Необходимое уменьшение давления газа возможно при его охлаждении. | ||
+ | Наличие нагревателя и холодильника - необходимое условие для непрерывной работы теплового двигателя. | ||
- | ===== Теплообмен. Задача 3 ===== | + | **Замкнутый процесс (цикл)** - совокупность термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в исходное состояние. |
- | <box 570px> | + | |
- | {{ :subjects:physics:var_07-a08_zadacha_i_reshenie.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 3}} | + | |
- | </box|Теплообмен. Задача 3> | + | |
+ | **Коэффициент полезного действия теплового двигателя** - отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя. | ||
+ | $$ \eta =\frac{A^{*}}{Q_{1}}=\frac{Q_{1}-Q_{2}}{T_{1}} $$ | ||
+ | $ A^{*} $ -работа газа в цикле, | ||
+ | $ Q_{1} $ -количество теплоты , отдаваемое холодильнику. | ||
- | ===== Рекомендуем ===== | + | Максимальное значение КПД тепловой машины : |
+ | $$ \eta _{max}=\frac{T_{1}-T_{2}}{T_{1}} $$ | ||
+ | $ T_{1} $ -температура нагревателя, | ||
+ | $ T_{2} $ -температура холодильника. | ||
+ | **КПД теплового двигателя всегда меньше единицы** | ||
+ | Использование тепловых двигателей неблагоприятно влияет на окружающую среду. | ||
+ | **Тепловое расширение тел:** | ||
+ | $$ l=l_{0}\left ( 1+\alpha \Delta T \right ) $$ | ||
+ | $$ V=V_{0}\left ( 1+\beta \Delta T \right ) $$ | ||
+ | $ l_{0} $ и $ V_{0} $ - длина и объем тела про температуре тела | ||
+ | $$ T_{0}=273K $$ | ||
+ | д и V -длина и объем тела при температуре | ||
+ | $$ T=T_{0}+\Delta T $$ | ||
+ | $ \alpha $ - температурный коэффициент длины | ||
+ | $ \beta $ - температурный коэффициент объема. | ||
+ | ===== Задачи и опыты ===== | ||
+ | ==== Видео-задачи ===== | ||
+ | ++++Теплообмен. Задача 1|{{ youtube>WO0svs5FxSk?medium |Теплообмен. Задача 1}}++++ | ||
+ | ==== Задачи ==== | ||
+ | ++++Теплообмен. Задача 1.1|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_05-a10_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 1.1}} | ||
+ | </box|Теплообмен. Задача 1.1>++++ | ||
+ | ++++Теплообмен. Задача 2|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_06-a10_zadacha_i_reshenie_.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 2}} | ||
+ | </box|Теплообмен. Задача 2>++++ | ||
+ | ++++Теплообмен. Задача 3|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_07-a08_zadacha_i_reshenie.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 3}} | ||
+ | </box|Теплообмен. Задача 3>++++ | ||
+ | ++++Теплообмен. Задача 4|<box 570px> | ||
+ | {{ :subjects:physics:var_1_ch3_zadacha_25_reshenie_.png?direct&550 |Теплообмен. Задача 4}} | ||
+ | </box|Теплообмен. Задача 4>++++ | ||
+ | ==== Опыты ==== | ||
+ | ++++Тепловой взрыв|{{youtube>Foj_NG2wk8c?7}}++++ | ||
+ | === Опыты с жидким азотом === | ||
+ | ++++★ Опыты с жидким азотом ★|{{youtube>NZw7gOKBHTU?7}}++++ | ||
+ | ++++Перегретая жидкость|{{youtube>2dVJV_QC5pc?7}}++++ | ||
+ | ++++Свинцовый колокольчик|{{youtube>YODvAljHQHs?7}}++++ | ||
+ | ++++Хрупкая резина|{{youtube>qJlOLs3U5NU?7}}++++ | ||
+ | ++++Металл в жидком азоте|{{youtube>kjhNxoMrN7c?7}}++++ | ||
+ | ++++Туман и жидкий азот|{{youtube>Y6XtmXwF1cM?7}}++++ | ||
+ | ===== Рекомендуем ===== | ||
|[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/теплообмен|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: теплообмен}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: теплообмен}}]]| | |[[http://zadaniya.eduvdom.com/физика/теплообмен|{{media:zadaniya.png?200|Пройти тест по физике: теплообмен}}]]|[[http://test.eduvdom.com/e/#tests_list_show@step1=6|{{media:obuchenie.png?200|Пройти обучение по физике: теплообмен}}]]| | ||
---- | ---- | ||
- | |[[start|← ]][[start]]^[[subjects:physics:]]|[[start]][[start| →]]| | + | |[[Молекулярная физика|← ]][[Молекулярная физика]]^[[subjects:physics:]]|[[Тепловые машины]][[Тепловые машины| →]]| |