Топлота — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
м разне исправке; козметичке измене |
Нема описа измене |
||
Ред 1:
[[Датотека:Translational motion.gif|мини|200п|Термичко транслационо кретање у гасу]]
'''Топлота''' или '''топлотна енергија''' је [[Физика|физичка]] величина која се обично означава са ''-{Q}-''. Основна јединица за топлотну енергију у [[Међународни систем јединица|Међународном систему јединица]] јесте [[џул]], док се у нутриционизму користи јединица [[калорија]]. Она се мери [[Калориметар|калориметром]] и није особина тела, већ процеса. Топлота се може преносити између тела и система услед разлике у [[температура|температури]].<ref>{{cite book|author= Daintith, John |title=Oxford Dictionary of Physics|publisher=Oxford University Press|year=2005|id=ISBN 0-19-280628-9}}</ref> Пренос се одвија на више начина, као што су [[кондукција]],<ref>{{harvnb|Guggenheim, E.A. (1949/1967)|page=8}}</ref> [[радијација]]<ref>Planck. M. (1914). ''The Theory of Heat Radiation'', a translation by Masius, M. of the second German edition, P. Blakiston's Son & Co., Philadelphia.</ref> и [[конвекција]].
Топлота
Из Википедије, слободне енциклопедије
За остале употребе, погледајте Хеат (вишезначна одредница).
Нуклеарна фузија на сунцу претвара потенцијалну нуклеарну енергију у расположиве унутрашње енергије и одржава температуру Сунца веома висок. Према томе, топлота се преноси на земљу као електромагнетног зрачења. То је главни извор енергије за живот на Земљи.
У физици и хемији, топлота је енергија преноси из једног тела у друго топлотним интеракције [1] [2]. Пренос енергије може доћи на различите начине, међу њима провођење, [3] зрачења, [4] и конвекције . Топлота није власништво неког система или органа, већ је увек повезана са процесом неке врсте, па је синоним топлоте и топлоте.
Топлотни ток из топлије у хладнијим системима настаје спонтано, и увек прати повећање ентропије. У топлоте мотора, унутрашња енергија тела је упрегнут да пружи користан рад. Други закон термодинамике каже принцип да топлота не може директно тећи из хладног у топло системима, али уз помоћ топлотне пумпе спољног рада може да се користи за превоз унутрашње енергије индиректно из хладног у топло тело.
Трансфери енергије као топлоте су макроскопски процеси. Порекло и особине топлоте може се схватити кроз статистичке механике микроскопских састојака, као што су молекули и фотона. На пример, проток топлоте се може јавити када се брзо вибрирајуће молекуле у високу температуру тела пренесе неки део своје енергије (директним контактом, размену зрачења, или других механизама) на спорије молекуле вибрирају на ниже температуре тела.
СИ јединица топлоте је џул. Топлота се може мерити калориметрије, [5] или индиректно одређује на основу прорачуна другим количинама, ослањајући се на пример на првом закону термодинамике. У калориметрије, концепти латентне топлоте и разумне топлоте користе. Латентна топлота ствара промене стања без промене температуре, док разуман топлота ствара промене температуре.
Садржај [Хиде]
1 Преглед
2. Микроскопски порекло топлоте
3 Историја
4. Пренос енергије између затворених система
4.1 Адијабатски пренос енергије, као раду између два тела
4.2 Пренос енергије као топлоте између два тела
4.3 Диатхермал зид
4.4 Пренос енергије који укључују више од два тела
4.4.1 топлоте мотора
4.4.2 опасне пренос енергије
5 нотација и јединице
6. Процена количине топлоте
7. Унутрашња енергија и енталпија
7.1 Хемијске реакције
8. Латентна топлота и разумно
9 Специфична топлота
10 Ригорозна математичка дефиниција количине енергије преноси топлоту као
11 топлоте, температура, и термичка равнотежа сматра заједнички примитивним појмовима
12. Ентропија
13. Пренос топлоте у инжењерству
14 Практична примена
15 Употреба речи
16 Види такође
17 Напомене
18 Литература
18.1 Библиографија
19 Спољашње везе
Преглед [едит]
Топлота може тећи преко границе система и на тај начин промени своју унутрашњу енергију.
Топлота у физици се дефинише као енергија преноси термалним интеракције. Топлота тече спонтано из топлије у хладнијим системима. Када се два система долазе у контакт топлотну, они су размена енергије кроз интеракцију својих микроскопских честица. Када су системи су на различитим температурама, резултат је нето спонтани ток енергије који се наставља све док су температуре једнаке. У том тренутку нето проток енергије је нула, а систем се каже да су у термичкој равнотежи. Спонтани пренос топлоте је неповратан процес.
Први закон термодинамике каже да унутрашња енергија изолованог система је очувана. За промену унутрашње енергије система, енергија мора да се пренесе или из система. У затвореном систему, топлота и рад су механизми по којима се енергија може пренети. За отворени систем, унутрашња енергија се може мењати пренос материје [6] Рад спроводи од стране органа је, по дефиницији, пренос енергије од тела које је последица промене на спољним или механички параметри тела,. као што су обима, магнетизације и локација центра масе у гравитационом пољу [7] [8] [9] [10] [11].
Када је енергија се преноси на тело чисто као топлоте, његове унутрашње енергије расте. Ова додатна енергија се складишти као кинетичка и потенцијална енергија атома и молекула у телу [12] Сама утакмица није. Складишти у телу. Као и рад, она постоји само као енергија у транзиту из једног тела у друго, или између тела и околине.
Микроскопски порекло топлоте [ЕДИТ]
Топлотни карактерише макроскопских система и процеса, али као и други термодинамичких величина има фундаменталну порекло у статистичке механике - физику основних микроскопских степени слободе.
На пример, у опсегу од температуре одреди квантне ефекте, температура гаса је пропорционална (преко сталне кБ Болцман-а) на просечну кинетичку енергију својих молекула [13] за пренос топлоте између ниске и високе температуре гаса довео. У контакт настаје због размене кинетичке и потенцијалне енергије у молекуларних судара. Како све више и више молекули пролазе кроз сударе, њихова кинетичка енергија екуилибратес до расподеле који одговара средњи температури негде између ниске и високе температуре од почетних два гаса. Рано и нејасан израз за то био је Френсис Бекон. [14] [15] прецизан и детаљан верзије тога су развијени у деветнаестом веку. [16]
За чврсте материјале, провођење топлоте настаје кроз колективно предлозима микроскопских честица, као што су фонона, или кроз предлог мобилних честица као што су електрони проводљивости бенда [17] Као што ови екситација се крећу унутар чврсто и интеракцију са њом и међусобно., Они пренос енергије са виших на ниже температуре регионима, на крају доводи до топлотне равнотеже.
Историја [уреди]
Шкотски физичар Џејмс Клерк Максвел, у свом класичном 1871 Теорија топлоте, био је један од многих који је почео да се гради на већ утврђену идеју да топлота има везе са питањем у покрету. То је била иста идеја изнео Сер Бенџамин Томпсон у 1798, који је рекао да је само прати на рад многих других. Један од препоручених књига Максвелова је Топлота као облик кретања, Јохн Тиндалл. Максвел је наведено четири одредбе за дефинисање топлоте:
То је нешто што се може пренети из једног тела у друго, у складу са другим законом термодинамике.
То је мерљива количина, и на тај начин третира математички.
То се не може третирати као супстанце, јер то може да се претвори у нешто што није супстанца, на пример, механички рад.
Топлота је један од облика енергије.
Од емпиријски заснованих идеја топлоте, и од других емпиријских посматрања, појмови унутрашње енергије и ентропије може се извести, тако да доведе до признавања првог и другог закона термодинамике. [18] Ово је био начин историјске пионири термодинамике [19] [20].
Пренос енергије између затворених система [едит]
Адијабатски пренос енергије, као између два дела тела [уреди]
Тело може бити повезан са околином од линкова који омогућавају пренос енергије само као посао, а не као топлоте, јер тело је адијабатски изолован. Такав пренос могу бити две врсте чистог звука, рад, рад и исоцхориц. Обим рада значи да је почетни обим и коначна запремина тела су различити, и да механички рад се преноси путем сила које изазивају промене у параметрима деформације. Исоцхориц радови се изводе на телу по околини када су почетне и коначне количине и сви параметри деформације тела су непромењене. На пример, околина може да уради посао кроз који се мења магнетно поље које ротира магнетно миксера у телу. Други пример је "вратила рад", у којој предвођени вратило окреће вентилатор или ручица сечива у телу. Други пример је трљање, сматра тангенцијалним кретања зида који садржи тело. Мешање и трљање били су главни облици рада у Џул-експериментима [21] [22] [23] [24] [25].
Трансфери енергије као топлоте између два тела [уреди]
Позивајући се на спровођење, Партингтон пише: "Ако вруће тело је доведен у контакт води са хладном телу, температура вруће тело пада и да је од хладних тела расте, а каже се да је количина топлоте је прошло од хот на хладном телу "[26].
Позивајући се на зрачења, Максвел пише: "У зрачења, топлије тело губи топлоту, а хладније тело прима топлоту путем процеса који се јавља у међувремену неки медиј који се тиме не загреју". [27]
Диатхермал зид [едит]
Приликом разматрања пренос енергије између два тела, уобичајено је да се дозволи постојање зид између њих која је пропустљива само на топлоту. Ова накнада је претпоставка термодинамике [28] Такав зид се зове диатхермал.. То је уобичајено за многе теоријске расправе да дозволи себи да зид има занемарљиво малу унутрашњу енергију. Онда само имовина интереса у зиду је што омогућава провођење и зрачења топлоте између два тела интереса. Иако су зидови који су лако наћи пропустљива само за топлоту, и не пропушта битно, веома је изузетна заиста наћи зидове који су пропушта битно, али не ентропије. Таква редак изузетак је зид прожет финим капиларима, који омогућавају пролаз Суперфлуид хелијум ИИ, али не од нормалне течности [29] Пренос енергије и топлоте је јединствено дефинисан само међу затвореним системима, а за отворене системе. "пренос енергије као топлоте кроз зид који омогућава пренос материје" није јединствено дефинисана, као што је зид, међутим, не дозвољава трансфер унутрашње енергије [30] [31] [32].
Понекад се дозвољава да диатхермал зид је значајан и има своје особине, укључујући температури од себе, а сматра се да је зид тело по себи, али се и даље сматра као затворен систем не дозвољава да се размене материја. Онда када постоји топлотна равнотежа између два тела од интереса, постоји топлотна равнотежа између сваке од њих и зида, а сва тројица имају исту температуру. Затим са становишта стања топлотне равнотеже, сви зидови су диатхермал противвредности. Ово је предложен као могући изјаве нулте закона термодинамике [33] Ако се грејање сматра диатхермал у односу на зидове, онда, јер су сви зидови су диатхермал еквивалент, све је топлота од исте врсте [34].
Када су два тела су у почетку одвојене, а не спојене значајан зид, а на различитим температурама, а затим су повезани са значајним зида као медијум за повезивање, својства и стање зида треба да буду узети у обзир у процесу преноса енергије као топлоте. Уколико знатан зид садржи течност, а ту је гравитационо поље, а затим пренос енергије као топлоте између два тела од интереса може да подразумева конвективни циркулацију унутар зида, без преноса материје у или из зида. У том смислу, може се рећи да је конвективног тираж је механизам преноса енергије као топлоте, али у овом случају, пренос енергије као топлоте је сложен, због промене унутрашње енергије и температуре зида. Топлотна конвективног циркулација је увек супротставља трење, а самим тим се јавља само изнад прага топлотне разлике између извора и одредишта за пренете енергије [35] Топлотна равнотежа између извора и одредишта се стога коначно стиже без конвективног фази извођења. и зрачења. У дискусијама термодинамике, тако диатхермал зидне и процес преноса енергије као топлоте се обично намењен уколико нису експлицитно изражена.
Пренос енергије који укључују више од два тела [уреди]
Топлотни мотор [едит]
У класичним термодинамике, обично сматра модел топлоте мотора. Састоји се од четири тела: радна тела, вруће, хладно језеро, језеро и рада резервоару. Циклични процес напушта радно тело у неизмењеном стању, а предвиђено је и често се понавља на неодређено време. Радни трансфери између радног тела и радног резервоара су предвиђене као реверзибилне, и тако само један рад резервоар је потребан. Али два термална резервоари су потребне, јер трансфер енергије као топлоте је неповратан. Један циклус види енергију предузети радног тела из топлог резервоара и послати на друга два резервоара, рад резервоара и хладном резервоару. Топло резервоар увек и само снабдева енергију и хладну резервоар увек и само прима енергију. Други закон термодинамике захтева да не може доћи циклус у коме се енергија не прими хладном резервоара.
Конвективног преноса енергије [ЕДИТ]
Конвективног преноса енергије укључује три или више система, који могу бити затворена или отворена. Процес конвекције потребно неко коначан износ времена, јер се одвија у три корака најмање. Најједноставнија врста конвекције има резервоар вруће, хладно језеро, а носилац тело. У најједноставнијем врсту конвекције, превозник је тело размењује топлоту сукцесивно са одговарајућим топлотним резервоарима. Други закон термодинамике захтева превозник тело да буде у почетку хладнији од резервоара топле и коначно топлији од хладног резервоара. За конвекције уопште, трансфери енергије може бити од више општих врста. На пример, за конвекције између отворених система, трансфери могу бити погодно описати у смислу унутрашње енергије, или енталпије, или неке друге количине енергије. Овде погодан модел описује унутрашње енергије. Прво, превозник тело повећава своју унутрашњу енергију узимајући унутрашњу енергију из извора резервоара. Затим се креће кроз простор и носи своју унутрашњу енергију од локације извора до резервоара да одредишне резервоара, овај корак је карактеристика конвекције, па се понекад назива адвекције. Онда смањује своју унутрашњу енергију дајући енергију у одредишну резервоара. Конвекција може пренети унутрашњу енергију као латентне топлоте, а може да буде од извора на нижој температури до одредишта на једном вишем, ради се под условом да вози пренос.
Нотација и јединице [уреди]
Као облик енергије топлоте има јединица џул (Ј) у Међународном систему јединица (СИ). Међутим, у многим областима примењене у инжењерству Британска Топлотна јединица (БТУ) и калорија се често користе. Стандардна јединица за стопи од топлоте прешао је ват (В), дефинисана као џула по секунди.
Укупна количина енергије као топлоте преноси се конвенционално написан као К за алгебарске сврхе. Топлота ослобађа система у његовој околини је по конвенцији негативна количина (К <0), када систем апсорбује топлоту од околине, што је позитиван (К> 0). Преноса топлоте, или проток топлоте у јединици времена, се означава са. Ово не треба мешати са временским Извод функције државе (који се може исписати са дот нотацији), јер топлота није функција државе. Топлотни флукс је дефинисан као стопа преноса топлоте по јединици попречног пресека, што је резултирало у јединици вати по квадратном метру.
Процена количине топлоте [ЕДИТ]
Количина топлоте преноси може мерити калориметрије, или утврдити кроз калкулације засноване на другим количинама.
Калориметрија је емпиријска основа идеје количине топлоте преноси у процесу. Преноси топлота се мери промена у телу познатих својстава, на пример, пораст температуре, промене у обиму или дужине, или фаза промене, као што је топљење леда [36] [37].
Прорачун количине топлоте преноси могу да се ослоне на хипотетичком количине енергије која се преноси као адијабатској рад и на првом закону термодинамике. Таква рачуница је примарни приступ многих теоријских студија количине топлоте преноси [28] [38]. [39]
Унутрашња енергија и енталпија [уреди]
За затворен систем (систем без обзира из које може ући или изаћи), првог закона термодинамике каже да је промена унутрашње енергије ΔУ система је једнака количини топлоте К испоручује систему минус количину рада В урадио система на околину. [Напомена 1]
Н.Б. То, и накнадне једначине, а не математичка, '=' знак је да се чита као "еквивалент", не "једнакима". 'К' изразима и "В" представља количину енергије, али у различитим облицима енергије, топлоте и рада. То је основно за науку топлоте која конверзија између топлоте (К) и рада (В) никада није 100% ефикасан, па '=' знак не може имати своје уобичајено математичко значење.
Рад који врши систем укључује граничну рад (када систем повећава своју запремину у односу на спољне силе, као што су да врше од стране клипа) и друге радове (нпр. вратило посао обавља компресор вентилатор), који се зове исоцхориц рад:
У овом одељку ћемо занемарују "други-рад" допринос.
Унутрашња енергија, У, је државна функција. У цикличним процесима, као што су рад топлоте мотора, државне функције враћају на фабричке вредности после завршетка један циклус. Затим диференцијал, или бескрајно прираштај, за унутрашње енергије у једном процесу инфинитезималног је тачан диференцијал ду. Симбол за тачно разлика је мало слово д.
Насупрот томе, ниједан од инфинтестимал корацима δК нити δВ у инфинитезималног процесу представља стање система. Дакле, инфинитезималних корацима од топлоте и рада су непрецизне разлике. Мала грчко слово делта, δ, је симбол за нетачан разлике. Саставни једног непрецизан разлике током времена које је потребно за систем да је напусти и врати на исто стање термодинамичке не мора нужно једнаки нули.
Други закон термодинамике примећује да, ако се топлота испоручује у систему у којем нема иреверзибилни процеси одвијају и који има добро дефинисану температуру Т, пораст од топлоте δК и температури Т формира тачну разлику
и то је, ентропија радног тела, је функција државе. Исто тако, са добро дефинисаним притиском, П, иза покретне границе, рад диференцијални, δВ, а притисак, П, сачињавају тачну разлику
са В запремина система, што је држава променљива. У принципу, за хомогене системе,
У вези са овим диференцијалне једначине је да унутрашња енергија се може сматрати функција У (С, В) својих природних променљивих С и В унутрашња енергија приказ основних термодинамичке однос је написано
[40] [41]
Ако је В је константна
и ако П константна
са Х енталпија дефинисано
Енталпије се може сматрати функција Х (С, П) својих природних променљивих С и П енталпија приказ основних термодинамичке однос је написано
[41] [42]
Унутрашња енергија заступање и представљање енталпије су делимично Лежандр трансформише један од другог. Они садрже исти физички информације, писани на различите начине [42] [43].
Хемијске реакције [едит]
За затворен систем у коме хемијска реакција је од интереса, степен реакције, означено ξ, наводи степен напредовања реакције, а укључена је као још један природни променљиве за унутрашње енергије и енталпије. Ово је написано
У пракси, хемичари често користе табеле са посебним али неименовани термодинамичког потенцијала који није енталпија изражена у њеним природним променљивих, уместо тога користе енталпија изразити у функцији од температуре уместо ентропије. Овај посебан потенцијал је у вези са природном облику енталпије Х (С, П, ξ) од стране другог Легендре делимичне трансформације, која чини њене природне променљиве Т, П, и ξ. Посебан потенцијал неименовани се и даље најчешће назива енталпија. Може бити написан
Овај енталпија се користи да пријави промену енталпије реакције, такође назива топлоту реакције. [44] [45]
Латентна топлота и разумно [едит]
Џозеф Црна
У 1847 предавање на материју, жива сила, и топлотне енергије, Џејмс Прескот Џул карактерише појмове латентну топлоту и разуман топлоте као компоненте сваке топлоте утичу различите физичке појаве, односно потенцијална и кинетичка енергија честица, респективно [46] Он. описао латентну енергију као енергију поседује преко дистанцирања од честица где атракција био у већој удаљености, односно облик потенцијалне енергије, топлоте и разумно као енергија укључује кретање честица или оно што је познато као животне силе. У време џул кинетичке енергије било одржано 'невидљиво' интерно или одржава 'видљиво' споља био познат као животне силе.
Латентна топлота је топлота пуштен или апсорбована од стране хемијске супстанце или Термодинамички систем за време промене стања које се дешава без промене температуре. Такав процес може бити фаза транзиције, као што је топљење леда или кључале воде [47] [48]. Термин је уведен око 1750 Џозеф црном као изведена из латинске латере (да крије), карактеришући ИТС ефекат, будући да су директно мерљиви термометром.
Разуман топлоте, за разлику од латентне топлоте, топлота је размењен је по термодинамичким системом који има као једини ефекат на промену температуре [49] Правилна топлоте дакле само повећава топлотну енергију система..
Последице црном разлике између чулног и латентна топлота се испитују у Википедиа чланку о калориметрије.
Специфична топлота [едит]
Специфична топлота, који се називају специфични топлотни капацитет, дефинише се као количина енергије која мора да буде пребачен у или из једне јединице масе (килограм) или количина супстанце (кртица) да промени температуру за један степен. Специфична топлота је физичка имовина, што значи да то зависи од материје која се разматра и његово стање као што је наведено од стране својих особина.
Специфична топлота Монатомиц гасова (нпр., хелијум) су скоро константна са температуром. Дијатомички гасова као што су водоник приказали неку зависност температуре и триатомиц гасова (на пример, угљен-диоксид) још више.
Ригорозна математичка дефиниција количине енергије која се преноси као топлота [ЕДИТ]
Понекад је згодно имати ригорозан математички навео дефиницију количине енергије која се преноси у виду топлоте. Оваква дефиниција се обично заснива на раду Царатхеодори (1909), који се односи на процесе у затвореном систему, и то [28] [50] [51] [52] [53] [54].
Унутрашња енергија УКС тела на произвољан државним Кс може да се одреди количина рада адијабатски обавља тела на његов окружује када се почиње од референтне државне О, дозвољавајући да понекад количина рада се израчунава на основу претпоставке да су неки адиабатичко Процес се практично иако није био реверзибилне. Адијабатски рад је дефинисан у смислу Адијабатски зидова, који омогућавају беспрекорно извођење радова, али не и остале трансфере, енергије и материје. Посебно они не дозвољавају пролаз енергије као топлоте. Према Царатхеодори (1909), пролаз енергије као топлоте је дозвољено, по зидовима који су "пропустљива само за топлоту".
За дефинисање количине енергије која се преноси у виду топлоте, што обично предвиђено је да произвољно стање каматне И је постигнут из државног О процесом са две компоненте, једну адијабатски и други не адијабатски. За удобност може се рећи да је адијабатски компонента је збир посла обавља тело кроз промене обима покрета кроз зидове, док не-адијабатски подела била искључена, а од исоцхориц адијабатској рада. Онда не-адијабатски компонента је процес преноса енергије кроз зид који пролази само топлоту, младог доступан за потребе овог трансфера из околине на тело. Промена унутрашње енергије да се достигне И државе из државног О је разлика од две количине енергије која се преноси.
Иако сам Царатхеодори није навела та дефиниција, након његовог рада је то уобичајено у теоријским студијама дефинисати количину енергије која се преноси у облику топлоте, К, у телу од околине, у комбинованом процесу промене навести И од државе О, као промена унутрашње енергије, ΔУИ, умањена за износ рада, В, врши орган на његов окружује по адијабатској процес, тако да је К = ΔУИ - В.
У овој дефиницији, ради математичке строгости, количина енергије која се преноси као топлота се не наводи директно у смислу не-адијабатској процеса. Она се дефинише кроз знање управо две променљиве, промена унутрашње енергије и износ адијабатској посла урадио за комбиновани процес промена из државног референтног О на произвољно И. државне Важно је да то не подразумева експлицитно Количина енергије која се преноси у не-адијабатској компоненту комбинованог процеса. Овде се претпоставља да је количина енергије потребно да прође од државе до државе О И, промена унутрашње енергије, познат је, независно од комбинованог процеса, од одређивања кроз чисто адијабатској процеса, као да је за одређивање унутрашња енергија Кс изнад државног. Математичка строгост која је цењен у овој дефиницији је да постоји једна и само једна врста енергетског трансфера признао као основно: Енергија која се преноси као посао. Пренос енергије као топлоте се сматра као изведене количине. Јединственост рада у овој шеми се сматра да обезбеди чистоћу концепције, која се сматра гарантује математичку строгост. Концептуални чистота ове дефиниције, заснована на концепту енергије која се преноси као рад као идеалан појам, почива на идеји да неке трења и иначе не-расипник процеси преноса енергије бити реализован у физичкој стварности. Други закон термодинамике, с друге стране, нас уверава да су такви процеси не налази у природи.
Топлоте, температура, и термичка равнотежа сматра заједнички примитивним појмовима [едит]
Пре него ригорозни математичка дефиниција топлоте на основу 1909 папиру Царатхеодори је, испричао само горе, историјски, топлоте, температура, и термичка равнотежа представљене су у термодинамике уџбеницима као заједнички примитивним појмовима [55] Царатхеодори представио тако му 1909 рад:. "Предлог који дисциплина термодинамике може се оправдати без позивања на било коју хипотезу да не може да се експериментално проверио мора се сматрати као један од најважнијих значајне резултате истраживања у термодинамике који је остварен током прошлог века. " Позивајући се на "тачке гледишта усвојен од стране већине аутора који су били активни у последњих педесет година", Царатхеодори написао: "Постоји физички количина топлоте зове која није идентична са механичких величина (маса, сила, притисак, итд) и чије варијације може се одредити калориметријским мерења. " Џејмс Серрин уводи чиме рачун теорије термодинамике: "У наредном делу, ми ћемо користити класичне појмове топлоте, рад и зегу као примитивне елементе, топлота ... То је одговарајуће и природно примитивни за термодинамике већ прихватила Карно Њена наставак важења као примитивног елемента структуре термодинамичке је због чињенице да је синтетизује битан физички концепт, као и за његову успешну примену у недавном раду да уједине различите конститутивне теорије. ". [56] [57] Овај традиционални вид представљања основу термодинамике садржи идеје које се могу сажети изјавом да је пренос топлоте је чисто због просторно не-уједначености температуре, па је по проводљивости и зрачења, од топлији до хладнијим телима. Понекад се предлаже да овај традиционални начин презентације нужно почива на "кружном резоновању", против овог предлога, тамо стоји строго логички математички развој теорије представио Труесделл и Бхаратха (1977) [58].
Овај алтернативни приступ дефинисању количине енергије која се преноси као топлота разликује у логичке структуре од оне Царатхеодори, испричао изнад.
Овај алтернативни приступ признаје сјај као примарни или директан начин да се измери количина енергије која се преноси у виду топлоте. Она се ослања на температури као један од својих примитивних појмова и користи у калориметрије [59]. То се претпоставља и да постоје физички процеси довољно да омогући мерење разлике у унутрашње енергије. Такви процеси нису ограничени на Адијабатски трансфера енергије као рада. Они укључују и сјај, што је најчешћи практичан начин за проналажење унутрашње енергије разлике [60] потребна температура може бити емпиријска или апсолутна термодинамичка..
Насупрот томе, Царатхеодори начин описао изнад не користи сјај и температуру у својој основној дефиницији количине енергије која се преноси у виду топлоте. Царатхедори начин сматра сјај само као секундарни или индиректан начин мерења количине енергије која се преноси у виду топлоте. Како је испричао у више детаља изнад, Царатхеодори начин погледу количине енергије која се преноси као топлоте у процесу као примарно или директно дефинисана као заостале количине. Рачуна се на разлици унутрашњих енергија иницијалног и финалног стања система, а из стварног посла који систем током процеса. Та унутрашња енергија разлика је требало да су мере унапред кроз процесе чисто адијабатској пренос енергије, као и радних процеса који се систем између иницијалног и финалног стања. По Царатхеодори начин претпостављен као што је познато из експеримента да се заиста физички постоје довољно таквих адијабатски процеси, тако да нема потребе за прибегавање калориметрије за мерење количине енергије која се преноси у виду топлоте. Ова претпоставка је неопходна, али је изричито означен ни као закон термодинамике, нити као аксиом за Царатхеодори начин. У ствари, стварно физичко постојање таквих адијабатски процеси заиста углавном претпоставка, и ти процеси требало да у већини случајева нису били заправо емпиријски верификован постојати [61].
Ентропија [едит]
Главни чланак: Ентропија
Рудолф Цлаусиус
Године 1856, немачки физичар Рудолф Цлаусиус дефинисала Друга теорема (други закон термодинамике) у механичку теорији топлоте (термодинамика): "Ако две трансформације која, без да захтевају било коју другу сталну промену, да међусобно смењивати, назвати еквивалент, онда генерације количине топлоте К са рада на температури Т, има еквиваленције-вредност: "[62] [63]
У 1865, он је дошао да дефинише ентропију симболизује С, као што је то, због снабдевање количину топлоте К на температури Т ентропија система повећава се
и на тај начин, за мале промене, количине топлоте δК (непрецизан диференцијал) су дефинисани као количинама ТДС, са ДС тачан диференцијалним:
Ова једнакост важи само за затворени систем и ако не иреверзибилни процеси одвијају унутар система, док топлота δК примењује. Ако се, насупрот томе, су укључени процеси неповратни, нпр нека врста трења, онда је производња и ентропија, уместо горње једначине, један има
Ово је други закон термодинамике за затворене системе.
Пренос топлоте у инжењерском [ЕДИТ]
Усијана гвоздена шипка од којих пренос топлоте на околни амбијент ће бити првенствено кроз зрачења.
Дисциплина пренос топлоте, обично сматра аспект машинства и хемијског инжењерства, бави се конкретним примењених метода којом се топлотна енергија у систему генерисаних, или претворена, или упућен у други систем. Иако дефиниција топлоте имплицитно подразумева пренос енергије, пренос топлоте термин обухвата ову традиционалну употребу у многим инжењерским дисциплинама и лаике језик.
Пренос топлоте укључује механизме провођења топлоте, топлотног зрачења, и материје.
У инжењерству, термин конвективни пренос топлоте се користи да опише комбиноване ефекте проводљивости и проток флуида. Са термодинамичке тачке гледишта, топлоте тече у течности дифузијом да повећа своју енергију, течност затим трансфери (адвецтс) ово повећање унутрашње енергије (не топлота) са једне локације на другу, и то се онда следи други топлотне интеракције који преноси топлоту на другом органу или систему, опет дифузијом. Цео овај процес се често гледа као додатни механизам преноса топлоте, иако технички, "пренос топлоте", и на тај начин грејања и хлађења јавља само на оба краја тог проводног ток, али не као резултат протока. Дакле, проводљивост се може рећи да "пренесе" топлоту само као нето резултат процеса, али не могу то учинити у сваком тренутку у оквиру компликованог процеса конвективног.
Иако различити физички закони могу описати понашање сваког од ових метода, прави системи често имају компликовану комбинација која се често описују стране различитих сложених математичких метода.
Практична примена [едит]
У складу са законом за први затвореним системима, енергија преноси топлота улази као једно тело и оставља други, промену унутрашње енергије сваког. Пренос, између тела, енергије и рад је комплементарни начин промене унутрашње енергије. Иако то није логично ригорозна са становишта стриктних физичких концепата, чест облик речи који изражава ово значи да топлота и рад су разменљив.
Топлотни мотори раде претварањем проток топлоте од високе температуре резервоара до резервоара ниске температуре у посао. Један од примера су парњаче, где висока температура резервоар паре генерише кључале воде. Проток топлоте од топле паре на воду претвара у механички рад преко турбине или клипа. Топлотни мотори постижу високу ефикасност када је разлика између почетне и завршне температура висока.
Топлотне пумпе, насупрот томе, користе за рад проузрокује топлотну енергију да тече од ниске до високе температуре, у супротном правцу топлота ће тећи спонтано. Пример је фрижидер или клима уређај, где се електрична енергија користи за хлађење ниске температуре система (унутрашњост фрижидера), а грејање вишој температури околине (екстеријер). Висока ефикасност се постиже када температура разлика је мала.
Употреба речи [уреди]
Строго дефинисан појам "физичког количина енергије као топлоте преноси 'се римује са" топлоте "у обичном језику именица и на обичан језик глагола" топлоте ". То може довести до забуне, ако обичан језик збркан са строго дефинисаним физичким језику. У строгом терминологији физике, топлота се дефинише као реч која се односи на процес, а не на стање система. У обичном језику може се говорити о процесу који повећава температуру тела као "загревање" је, игноришући природу процеса, који би могао бити један од адијабатској пренос енергије као рада. Али у физичком смислу строге, процес је примљено као загревање само када је оно што се подразумева пренос енергије као топлоте. Овакав процес не мора да повећава температуру загрејаног тела, што може да промени своју фазу уместо, на пример топљење. У строгом физичком смислу, топлота не може да се "производи", јер се употреба "производња топлоте" варљиво изгледа да се односи на државни променљивој. Дакле, било би физички некоректно говорити о производњи топлоте трењем ', или' грејања од адијабатској компресије на силаску ваздуха, димензија "или" производњу топлотне енергије хемијском реакцијом ", већ, правилна употреба физичке говори о конверзији кинетичка енергија расуте тока, или потенцијалне енергије расутих материја, [64] или хемијске потенцијалне енергије, у унутрашње енергије, и преноса енергије као топлоте. Повремено данашња аутор, посебно када се односе на историју, пише "адијабатској грејања", иако је то контрадикција у смислу данашњих физике [65] Историјски гледано, пре појам унутрашње енергије је постало јасно у периоду до 1850. 1869, физичари говорили о "производњи топлоте данас", где се говори о конверзији других облика енергије у унутрашње енергије. [66]
== Извори ==
{{reflist}}
| |||