Тепловой контакт

Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет. [c.8]

I — прозрачные покрытия 2 — поглощающая пластина 3 — трубы, имеющие хороший тепловой контакт с пластиной 4 - теплоизоляция [c.197]

Таким процессом является, например, изотермическое расширение идеального газа, находящегося в тепловом контакте с горячим источником. Так как в этом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, то согласно первому закону термодинамики, работа, совершенная при расширении газа, равна количеству теплоты, переданной от горячего источника. Таким образом, имеет место полное превращение теплоты в работу. Но это не противоречит второму закону термодинамики, который утверждает, что невозможен процесс, единственным конечным результатом которого будет превращение в работу теплоты, извлеченной от горячего источника. Действительно, в конце изотермического процесса газ занимает объем больше, чем он занимал вначале. Изменение состояния газа и является компенсацией превращения теплоты в работу. [c.209]

Для отдельной многофазной системы, находящейся в тепловом контакте с окружающей средой, общее число способов осуществления состояния может возрасти не только в результате теплообмена между фазами внутри системы, но и в результате теплообмена между системой и окружающей средой. Так как состояние полного равновесия может наступить только в том случае, если энергия распределена между фазами таким образом, что темпера- [c.233]

Цель данной книги — изложение основных принципов термометрии в интервале от 0,5 до приблизительно 3000 К. В течение последних 25 лет по этому вопросу накоплен весьма богатый опыт, и настало время объединить полученные результаты и обсудить достигнутые успехи. Большая часть работ последних лет относилась к низкотемпературной термометрии ниже приблизительно 30 К и их результаты послужили основой Предварительной температурной шкалы 1976 г. от 0,5 до 30 К. Таким образом, температура 0,5 К оказалась удобной нижней границей интервала температур, обсуждаемого в книге. Верхняя граница не обладает такой же определенностью, поскольку термометрия по излучению, рассматриваемая в гл. 7, может быть в принципе распространена на сколь угодно высокие температуры и достаточно лишь теплового равновесия в системе, температура которой измеряется. При всем разнообразии условий в термометрии, охватывающей интервал от температур жидкого гелия до точки плавления платины, общими являются требования теплового равновесия и теплового контакта с термометром. Эти требования неизменно присутствуют при всех термометрических работах и всех температурах на протяжении данной книги. Ясное понимание физических основ каждого из различных методов термометрии представляется обязательным для детального обсуждения их принципов, точности, интервала применения и ограничений. По этой причине каждой из основных глав предпослано краткое изложение физических основ метода в той мере, в какой это требуется для теории и практики термометрии. [c.9]

Температура представляет собой величину, позволяющую описывать тепловое равновесие между двумя системами, находящимися в тепловом контакте. Такое понимание температуры требует дополнительных разъяснений и определения ряда параметров, которые будут введены позднее, однако оно уже может служить основанием для термометрии. Введены важные понятия теплового контакта и теплового равновесия, но пока соверщенно не ясно, каким образом можно сопоставить температуре какие-либо численные значения. Однако прежде чем приступить к выяснению этого вопроса, остановимся несколько подробнее на природе самой величины. [c.11]

С понятием температуры тесно переплетается (и часто путается) понятие теплоты. Из повседневного опыта известно, что для нагревания одних веществ требуется больше тепла, чем для других, однако непосредственно не очевидно, почему это так. Тем не менее при достаточной проницательности на основании повседневного опыта можно сделать ряд весьма фундаментальных выводов относительно теплового поведения вещества эти выводы включают законы термодинамики. Нулевой закон, названный так потому, что он был сформулирован после первого и второго законов, касается состояния тел, приведенных в тепловой контакт друг с другом. Чтобы ясно понять, что это значит, прежде всего необходимо уточнить ряд понятий. Приведенные ниже определения хотя и не являются строгими, позволяют нам сделать несколько общих замечаний о смысле температуры и теплового поведения веществ, которые полезны при введении в термометрию. Более подробное обсуждение основ теплофизики читатель может найти в монографиях по термодинамике и статистической механике, указанных в списке литературы к данной главе. [c.12]

Для правильного понимания термометрии очень важно ясно представлять себе, что понимается под тепловым равновесием и тепловым контактом. Мы определим оба понятия, исходя из представлений, которые, строго говоря,справедливы лишь в некотором идеализированном мире, где возможно и изолировать некоторую систему и в то же время наблюдать ее приближение к конечному состоянию теплового равновесия. Однако и в реальном мире можно, соблюдая необходимые предосторожности, сколь угодно близко подойти к идеализированным условиям, и это служит одной из основ для применения классической термодинамики. Всегда можно представить себе такую реальную систему, которая в одном или нескольких отношениях (но не во всех) приближается к тем идеальным системам или условиям, для которых формулируются основные законы термодинамики. В этих случаях все предсказания классической термодинамики подтверждаются без исключения. [c.13]

Если три или более системы приведены в тепловой контакт друг с другом и все вместе находятся в состоянии теплового равновесия, то любые две из них отдельно взятые системы находятся в тепловом равновесии друг с другом. [c.14]

Следовательно, можно представить себе, что одна из таких систем, называемая термометром, приводится в тепловой контакт поочередно с другими системами и таким образом удается выяснить, находятся ли рассматриваемые системы в одинаковых или различных тепловых состояниях. [c.14]

Среди термодинамических параметров, описывающих тепловое состояние системы в тепловом равновесии, имеется один, обладающий особым свойством всегда принимать одинаковое значение в различных системах, находящихся в тепловом равновесии друг с другом. Этот параметр называется температурой. Таким образом, все системы, находящиеся в тепловом равновесии друг с другом, обладают одинаковой температурой и все системы, находящиеся порознь в тепловом равновесии и обладающие одинаковой температурой, будучи приведены в тепловой контакт, окажутся в тепловом равновесии друг с другом. [c.14]

Необходимый тепловой контакт между термометром и телом, температуру которого желательно измерить, не обязательно должен быть механическим контактом. Уже отмечалось, что передача излучения от одного тела к другому позволяет осуществить идеально адекватные способы теплового контакта. Кроме того, хороший физический контакт не обязательно подразумевает хороший тепловой контакт. При очень низких температурах возможно существование магнитных спиновых систем, которые составляют единое целое с кристаллической решеткой, но имеют с ней очень плохой тепловой контакт. На этом факте основаны способы достижения предельно низких температур. С другой стороны, при очень высоких температурах (в плазме) распределение энергии между электронами может существенно отличаться от распределения энергии между ионами. Поэтому можно говорить, что электронная температура отличается от ионной температуры . [c.23]

Отрицательные температуры соответствуют более высоким энергиям, чем положительные, и если систему, имеющую отрицательную температуру, привести в тепловой контакт с системой, имеющей положительную температуру, произойдет передача тепла в направлении отрицательная температура- по-ложительная температура. В результате обмена энергией между системой с отрицательной температурой и системой, обладающей неограниченным энергетическим спектром (т. е. имеющей только положительную температуру), будет иметь место тепловое равновесие при положительной температуре. [c.25]

Влияние анизотропии восприимчивости некубических кристаллов в большинстве случаев можно сделать малым либо путем тщательной ориентации монокристалла, либо применяя порошкообразный образец, хотя несферическая форма зерен порошка может вызвать нескомпенсированный магнитный момент и остаточную анизотропию. Осуществить тепловой контакт с образцом из порошка проще, чем е монокристаллом, поэтому в магнитной термометрии применяется удобная форма образца независимо от кристаллической симметрии соли. [c.125]

При точных измерениях температуры с помощью стержневых термометров одна из главных проблем заключается в заметной зависимости показаний термометра от глубины погружения. Не слишком хороший тепловой контакт между измерительным элементом и окружающей средой, а также эффекты теплопроводности и излучения вдоль термометра, приводят к тому, что прибор приходится погружать очень глубоко. Из [c.210]

Проверка адекватности погружения стержневого термометра в реперную точку затвердевания металла проводится путем измерения изменений температуры затвердевания в зависимости от глубины. Вертикальный градиент температуры затвердевания, рассчитанный на основе уравнения Клаузиуса — Клапейрона, был найден равным 5,4 27 и 22 мкК-см- для сурьмы, цинка и олова соответственно. В реперной точке затвердевания вертикального устройства, подобного показанному на рис. 4.25, разность температур между верхней и нижней частями слитка в процессе затвердевания максимальна для цинка и достигает 0,3 мК. Поскольку измерение влияния гидростатического давления на точку затвердевания требует постоянного выведения термометра из слитка по мере затвердевания последнего, здесь могут использоваться лишь термометры, погружаемые на глубину большую, чем минимальная глубина погружения для обеспечения заданной точности измерения. Из рис. 5.15 можно заключить, что для измерения гидростатического эффекта на длине 8 см высота слитка должна составлять 20 см. А если учесть еще и требования к тепловому контакту термометра со средой, то высота слитка для цинка должна при этих условиях составлять 23 см. [c.214]

Важно подчеркнуть, что достижение высокой точности у технических термометров сопротивления требует применения тех же принципов, которые лежат в основе конструирования самых точных эталонных термометров. Дополнительные требования, предъявляемые к техническим термометрам (прочность, невысокая стоимость, иногда также малые размеры), должны удовлетворяться без чрезмерного снижения требований к точности измерений, которая зависит от качества теплового контакта с объектом измерения, отсутствия механических напряжений на чувствительном элементе, защиты от коррозии, возможности периодической поверки термометра. [c.231]

Тепловой контакт углеродных термометров гораздо меньше зависит от теплопроводности выводов, чем в случае германиевых термометров, поскольку теплопроводность углерода при низких температурах гораздо ниже, чем у германия. Поэтому следует обращать внимание на обеспечение хорошего тепло- [c.248]

Тепловой контакт 13. 23 Тепловые трубки 146 Теплота 12 [c.445]

ПТЭ с подводом (отводом) теплоты внутрь пористого материала теплопроводностью от имеющей с ним идеальной тепловой контакт гер- [c.6]

В пористых металлах основное термическое сопротивление теплопроводности сосредоточено в зоне контакта частиц, где наблюдается наименьшая площадь поперечного сечения и наибольшая неоднородность в составе металла. Качество теплового контакта определяется многими практически невоспроизводимыми технологическими факторами - формой и размером исходных частиц, чистотой и составом материала, давлением прессования, температурой и временем спекания [ 14]. Именно эта особенность исключает возможность создания точной аналитической мо-30 [c.30]

Основные экспериментальные кривые для металлов из порошка находятся в области между зависимостями I и II (см. рис. 2.6). Теоретическая кривая I, отражающая идеальное состояние тепловых контактов между такими частицами, является верхним пределом этих данных. Размер частиц исходного порошка не влияет на теплопроводность. [c.32]

В табл. 1,2 приведены результаты оптимизации толщин многослойной системы пластин с неидеальным тепловым контактом в виде тепловой емкости, В качестве максимально допустимых в расчетах принимались значения температуры, полученные из решения прямой задачи теплопроводности в точках. /у = 0, 5 при исходных данных /г- Ыд- Af Mj - J [c.131]

Веселовский В.Б. Решение задач теплопроводности для многослойных сред при неидеальном тепловом контакте. - В кн. Вычислительная математика в современном научно-техническом прогрессе (Киев, октябрь, 1978 г.) Тез.докл. Киев Наук.думка, 1978, с.51. [c.133]

Но нам нет необходимости проходить весь этот путь заново. Мы знаем, что равновесное состояние термодинамической системы полностью описывается заданием ее внутренней энергии, объема и числа частиц. И, поскольку объем и число частиц разных тел, находящихся в тепловом контакте, могут оставаться неизменными при выравнивании их температуры, мы должны заключить, что изменение последней происходит в этом случае только вследствие перераспределения между ними энергии. [c.72]

Когда тепловой контакт обеспечивается соприкосновением двух тел, этот обмен энергией связан со случайными столкновениями молекул на границе их раздела. Однако непосредственное соприкосновение вовсе не обязательно. Потому что тела могут обмениваться энергией посредством электромагнитного теплового излучения, даже находясь на значительном расстоянии друг от друга Существенно только, что при любой форме теплового контакта обмен энергией может происходить без изменения объема или формы тел, т.е. без непосредственного силового взаимодействия между ними. Эту энергию, которая передается от тела к телу таким немеханическим путем, называют теплотой. [c.72]

Рассмотрим теперь процесс установления теплового равновесия, т.е. выравнивание температуры с количественной точки зрения. Если сделать тепловой контакт между телами достаточно слабым, можно добиться, чтобы скорость изменения их температуры стала сколь угодно мала. При этом можно считать, что каждое тело само по себе все время находится в состоянии термодинамического равновесия . Эти состояния можно характеризовать соответствующими значениями энтропии, и 5 2, которые будут функциями внутренних энергий тел, 1] и (72> и их объемов, и 1 2- предыдущей главе мы видели на конкретных примерах, каким образом равновесная энтропия зависит от этих двух параметров. [c.73]

Провода приведены в тепловой контакт с элементами 16 и 17. Терморегулирование осуществляется внешним электронным регулятором с помощью угольного сопротивления-нагревателя 19 и платинового термометра сопротивления 18. Теплостоком для [c.158]

Хотя теплопроводность платины относительно низка и диаметр проволоки выводов мал, необходимо принимать меры к тому, чтобы и термометр, и его выводы находились при одинаковой температуре. Сам термометр для улучшения теплового контакта обычно устанавливается плотно в отверстие, чаще со слоем вакуумной смазки (например, апиезон Ы). Идущие к термометрам медные провода на длине около 30 см обычно прикрепляются и приклеиваются к теплоотводу, находящемуся при той же номинальной температуре, что и термометр. [c.208]

Точные платиновые термометры сопротивления, предназначенные для измерения температур выше 100 °С, обычно имеют вид, показанный на рис. 5.13, и иногда называются стержневыми . Несмотря на свои многочисленные достоинства, капсульный термометр не годится для измерения высоких температур, поскольку сопротивление утечки между выводами в стеклянной головке становится слишком малым. Выводы высокотемпературного термометра изолируются друг от друга слюдой, кварцевыми или сапфировыми шайбами или трубочками. Собственно чувствительный элемент изготавливается обычно Из проволоки толщиной 0,07 мм, как и в капсульном термометре, и имеет сопротивление 25 Ом при 0°С. В типовых конструкциях [19—21] используется либо бифилярная намотка на слюдяную крестовину, либо спираль, помещенная в перевитые кварцевые трубочки, либо проволока в корундовых трубках (рис. 5.14). Во всех этих конструкциях стремятся свести к минимуму механические напряжения, чтобы проволока чувствительного элемента могла свободно расширяться и сжиматься при нагревании и охлаждении, не удерживаясь крепежными элементами. В тех конструкциях, где рроволока проходит близко к кожуху (рис. 5.14,а, в), тепловой контакт с окружающей средой лучше, а самонагрев меньше, чем в термометрах, где проволока заключена в дополнительную оболочку или проходит ближе к центру. [c.209]

Здесь следует упомянуть, что при необходимости добиваться исключительно высокой воспроизводимости результатов (скажем, лучше 20 мкК) ограничивающим фактором будет, скорее всего, нестабильность самонаг-рева. Эта нестабильность обусловлена непостоянством теплового контакта между окружающей средой и измерительным элементом. [c.212]

Перенос тепла излучением может, разумеется, происходить и в противоположном направлении, повышая температуру чувствительного элемента, если на элемент попадает излучение какого-либо внешнего источника. Такая ситуация возникает, например, при измерении температуры прозрачной жидкости в комнате, освещаемой лампами накаливания. Следует помнить, что тепловой эффект измерительного тока в 1 мА эквивалентен выделению на чувствительном элементе мощности в 25 мкВт. Высокотемпературный источник теплового излучения, например лампа накаливания в 150 Вт на расстоянии 3 м от термометра, вполне может создавать в направлении термометра поток излучения до 20 Вт на стерадиан. Если между термометром и источником теплового излучения нет поглощающей среды, на термометр может попадать до 9 мкВт теплового излучения, что для некоторых типов термометров будет эквивалентно нагреванию на 1 мК. Выход из положения в этом случае состоит, например, в помещении термометра в непрозрачную трубку, заполненную легким маслом для улучшения теплового контакта со средой. Необходимо следить за тем, чтобы между применяемыми здесь материалами не [c.213]

Конструкция точных германиевых термометров сопротивления претерпела мало изменений с тех пор, как они были впервые разработаны Кунцлером и другими исследователями в 60-х годах [47, 48]. Легированный германий вырезается в форме мостика (рис. 5.34), к ножкам которого прикрепляются золотые проволочки, служащие токовыми и потенциальными выводами. Германий обладает выраженными пьезоэлектрическими свойствами, поэтому очень важно обеспечить крепление без механических напряжений. Обычно для крепления используются сами выводы. Элемент герметически запаивается в позолоченную капсулу, которая заполняется гелием для улучшения теплового контакта. Несмотря на наличие гелия, более двух третей тепла подводится к германиевому элементу через выводы. Это означает, что температура, показываемая термометром, больше зависит от температуры выводов, чем от температуры самой капсулы. Чрезвычайно важно учитывать это при конструировании низкотемпературных установок [50]. То же верно и для платиновых и железородиевых термометров, но в гораздо меньшей степени, поскольку для проволочного чув-ствительного элемента отношение площади поверхности к площади поперечного сечения гораздо больше, чем для германиевого элемента. Как и у других термометров сопротивления, эффект самонагрева измерительным током зависит от теплового контакта с окружающей средой. Если весь термометр погружен [c.236]

Классический опорный спай термопары имеет температуру о °С, получаемую в тающем льде. Этот способ обычен в лабораторных условиях, хотя и требует ряда предосторожностей для получения высокой точности. Влияние растворенных минеральных примесей в водопроводной воде редко изменяет точку льда более чем на —0,03°С, однако лучше применять дистиллированную воду. Для приготовления ледяной ванны толченый лед из холодильника помешается в широкогорлый сосуд Дьюара и заливается дистиллированной водой, пока лед не будет покрыт полностью. Холодные спаи термопар помещаются в стеклянные пробирки, погружаемые в ванну на глубину около 15 см, и в пределах нескольких милликельвинов их температура оета-ется равной 0°С в течение десятков часов. Иногда рекомендуется для улучшения теплового контакта заполнять пробирки минеральным маслом до уровня воды в ледяной ванне. Делать это не обязательно, и, кроме того, возникает возможность проникновения масла внутрь изоляции к горячим частям термопары за счет капиллярных эффектов. Число холодных спаев, диаметр проволок и их теплопроводность могут существенно повлиять на характеристики ледяной ванны. Вполне достаточно погрузить одну пару медных проводов диаметром 0,45 мм на глубину 15 см, но 20 таких же проводов в одной и той же стеклянной трубке дадут погрешность около 0,02 °С. Рис. 6.19 II табл. 6.5 иллюстрируют некоторые характеристики ледяной ванны. [c.304]

На рис. 2.6 [ 18] приведен ряд зависимостей относительной теплопроводности от пористости. Теоретическая зависимость I вьшедена В.В. Скороходом для статистической смеси сферических, эллипсоидальных и цилиндрических частиц с совершенным тепловым контактом между ними. [c.31]

Теоретическая зависимость VI выведена на основе модели с взаимопроникающими компонентами для материала упорядоченной структуры в виде брусьев постоянного квадратного сечения с совершенным тепловым контактом, расположенных в плоскости, перпендикулярной тепловому потоку, рассчитывается по формуле (5.26) работы [9] иприХр/Хо = = 0 имеет вид Х/Хо = (1 П) . [c.32]

Это решение поэво чяет определить температурное поле многослойной системы пластик с неидеальным тепловым контактом, о источниками тепла, неравномерным начальным распределением температурн в зависимости от числа слоев системы, теплофизачесюис и геометрических характеристик и вида внешних граничных условий. [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...