Обмен теплотой

Доказательство теоремы Кирхгофа основано на втором законе термодинамики, по которому тепловое равновесие, установившееся в замкнутой системе, не может быть нарушено простым обменом теплоты между частями системы. [c.404]

ЛГг 1п(Кз/К4). Если теперь газ привести в начальное состояние 7, то изменение его энтропии равно нулю, а изменение энтропии системы при этом равно ее изменению при неравновесном процессе теплопередачи в результате кратковременного теплового контакта. Поскольку процесс перехода газа из состояния 1 ъ 4 был равновесным (обратимым), то изменение энтропии всей изолированной системы (обоих тел и газа) при этом процессе равно нулю. Следовательно, изменение энтропии AS тел при их тепловом контакте и обмене теплотой равно изменению энтропии газа при его равновесном переходе из состояния 4 в I, т. е. [c.329]

Если за интервал времени (1/ произошел обмен теплотой в объеме У = Р / х (F—площадь соприкосновения тел), то скорость возникновения энтропии в единице объема [c.371]

Теплопередача, т. е. обмен теплотой между телами различной температуры, представляет собой один из основных процессов термодинамики необратимых процессов. [c.437]

Установлено, что для заданного разгона потока, например, в тепловых двигателях и машинах требуются короткие каналы. Время пребывания рабочего тела в коротких каналах мало, так как велики скорости истечения. В течение малого промежутка времени не успевает произойти обмен теплотой между рабочим телом и стенками канала, поэтому процесс истечения считают адиабатным. [c.106]

Рассмотрим теплоизолированное течение жидкости, не обладающей вязкостью и теплопроводностью. При таком течении в потоке отсутствуют силы трения и не происходит обмен теплотой между отдельными частями движущейся жидкости и между жидкостью и ограничивающими поток твердыми стенками. При этом предполагается, что внутренних источников теплоты в потоке нет и что на текущую жидкость не действуют массовые силы, в частности сила тяжести. [c.307]

Открытой системой называется система, в которой имеется обмен вещества с другими системами. Система, в которой отсутствует обмен вещества с другими системами, называется закрытой системой. Адиабатной называется система, в которой отсутствует обмен теплотой с другими системами. В изолированной системе отсутствует обмен энергией и веществом. [c.6]

В действительности элементарные виды теплообмена не обособлены и в чистом виде встречаются редко. В большинстве случаев один вид теплообмена сопровождается другим. Например, обмен теплотой между твердой поверхностью и жидкостью (или газом) происходит путем теплопроводности и конвекции одновременно и называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. В паровых котлах в процессе переноса теплоты от топочных газов к внешней поверхности кипятильных труб одновременно участвуют все три вида теплообмена — теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. От внешней поверхности кипятильных труб к внутренней через слой сажи, металлическую стенку и слой накипи теплота переносится путем теплопроводности. Наконец, от внутренней поверхности труб к воде теплота переносится путем теплопроводности и конвекции. Следовательно, на отдельных этапах прохождения теплоты элементарные виды теплообмена могут находиться в самом различном сочетании. В практических расчетах такие сложные процессы иногда целесообразно рассматривать как одно целое. [c.5]

Передача энергии от одного тела к другому может происходить различными путями, наиболее известны из которых — работа и обмен теплотой. [c.89]

Большинство термодинамических процессов совершается над системами, которые находятся в тепловом контакте с окружающей средой, поэтому может иметь место обмен теплотой мен ду системой и окружающей средой. В этом случае L может быть больше или меньше, чем —ДС/ в зависимости от того, поглощает система теплоту или отдает ее окружающей среде. [c.71]

Наш результат более общий, потому что он применялся не только к изотермическому превращению, но и к превращениям, во время которых, по предположению, температура системы отличается от температуры Т и промежуточных состояниях, при условии, что обмен теплотой происходит только с окружающей средой при однородной температуре Т. [c.73]

В противоположность этому величины Q я Ь являются мерой взаимодействий, происходящих при переходе системы из одного состояния в другое. Эти величины могут быть сопоставлены только с процессом, прн котором происходит обмен теплотой и работой. Но совершенно лишено смысла понятие количества теплоты или работы в данном состоянии. Поэтому Ql,2 (и соответственно 1,2) означает количество теплоты (работу), которой система [c.28]

Ранее говорилось (см. 2.3), что температура является функцией двух независимых параметров состояния. Это выражается уравнением Т = / р, V) и означает, что изменение температуры с1Т в термодинамическом процессе вызывается двумя причинами во-первых, обменом теплотой в количестве йд и, во-вторых, обменом механической работой в количестве с11-за счет сжатия или расширения системы. Поэтому при одинаковом количестве подведенной теплоты dq могут получиться разные изменения температуры dT в системе, если при этом система совершает разные количества работы. [c.58]

Примем следующие допущения 1) обмен теплотой, вьщеленной или поглощенной образцом, с оболочкой происходит только через проводники термопар (нет утечек тепла) 2) теплоемкостью термопар можно пренебречь 3) разность температур настолько мала, что теплообменом за счет излучения и конвекции можно пренебречь. [c.125]

Наилучшие условия для получения глубокой шлаковой ванны обеспечиваются при вертикальном положении оси шва. Поэтому при электрошлаковой сварке используют обычно принудительное формирование. Сущность принудительного формирования состоит в искусственном охлаждении свободной поверхности металлической ванны. На рис. 2-10, а показан теоретический случай, когда обмен теплоты через свободную поверхность металлической ванны отсутствует. Рис. 2-10, б соответствует наличию подогрева металлической ванны расплавленным шлаком, как это бывает при сварке под флюсом. Если изменить направление теплоотвода на обратное, как показано на рис. 2-10, в, то ванна примет чашеобразную форму. Такая форма позволяет производить сварку при вертикальном положении оси шва. [c.47]

Теплообменные аппараты очень распространены в промышленности. В широком смысле слова к теплообменным относят все аппараты, в которых осуществляется обмен теплотой между греющей и нагреваемой средами. В поверхностных теплообменниках греющая среда отделена от нагреваемой поверхностью и тепло в них передается через стенку. К ним относятся теплообменники, в которых тепло горячих [c.231]

В двухконтурной тепловой схеме АЭС (рис. 1.31,6) контуры теплоносителя и рабочего тела разделены. Контур теплоносителя, прокачиваемого через реактор 1 и парогенератор 7 циркуляционным насосом б, называют первым или реакторным, а контур рабочего тела — вторым. Оба контура являются замкнутыми, и обмен теплотой между теплоносителем и рабочим телом осуществляется в парогенераторе 7. Турбина 2, входящая в состав второго контура, работает в условиях отсутствия радиационной активности, что упрощает ее эксплуатацию. [c.33]

Модель мгновенного перемешивания соответствует очень быстрому (практически — мгновенному) обмену теплотой и массой (так как выравнивается не только температура, но и состав продуктов сгорания) между вновь образовавшейся порцией газа и всем остальным газом, находящимся в газовом тракте. В результате мгновенные значения температуры и состав продуктов сгорания по длине тракта газогенератора (камеры сгорания) оказываются одинаковыми для всех порций газа, кроме порции, образовавшейся в данный момент из жидких (или из газовых и жидких) компонентов. Такая модель процесса в столбе газа соответствует другим предельным значениям коэффициентов теплопроводности и диффузии, равным бесконечности. [c.154]

Рассмотрим обратимый процесс с закрытой термомеханической системой. Мы знаем, что взаимодействие такой системы с окружающей средой состоит в обмене теплотой и работой. Элементарное количество энергетического воздействия dz, приходящееся на каждую степень свободы, в механике выражают в виде произведения соответствующей обобщенной сты у на элементарное приращение сопряженной с ней обобщенной координаты х [c.47]

Существует иная классификация, связанная с детализацией энергетического обмена (обмен теплотой и работой). Термодинамические системы делятся на открытые и закрытые (нет обмена веществом). В свою очередь последние подразделяются на изолированные, адиабатически изолированные (нет теплообмена, но возможно изменение объема при совершении работы) и замкнутые (возможен теплообмен при постоянстве объема). — Прим. ред. [c.18]

В современном контексте формулировка, схематически представленная на рис. 3.7, играет основополагающую роль в понимании термодинамических аспектов самоорганизации и эволюции, которые мы наблюдаем в Природе. Если система изолирована, то de5 = 0. В этом случае энтропия системы продолжает возрастать вследствие необратимых процессов и достигает максимально возможного значения в состоянии термодинамического равновесия, В состоянии равновесия все необратимые процессы прекращаются. Когда система начинает обмениваться энтропией с внешней средой, она в общем случае выходит из состояния равновесия, и энтропия, порождающая необратимые процессы, начинает действовать. Обмен энтропией с внешней средой обусловлен обменом теплотой и веществом. Энтропия, вытекающая из системы, всегда больше, чем энтропия, поступающая в систему разность возникает из-за энтропии, производимой необратимыми процессами внутри системы. Как показано в последующих главах, системь , обменивающиеся энтропией с внешней средой, не просто увеличивают энтропию внешней среды, но могут претерпевать весьма сильные спонтанные преобразования, переходя в режим самоорганизации . Такие организованные состояния создаются производящими энтропию необратимыми процессами. Самоорганизующиеся состояния охватывают широкий круг явлений от конвективных структур в жидкостях до биологических явлений. Необратимые процессы служат той движущей силой, которая создает порядок. [c.108]

В замкнутой системе при постоянном объеме изменение энтальпии из-за изменения состава равно обмену теплоты с внешней средой. В открытой системе при фиксированном объеме обмен теплоты определяется разностью между изменениями энергии и энтальпии, обусловленными потоком вещества. Вектор [c.362]

Процессы смешения и теплообмена протекают одновременно. Очевидно, определенные частицы затекающего газа вначале успевают обменяться теплотой со стенками сосуда, а затем смешаться с остальной массой газа, другие — наоборот. Такая структура не противоречит физике явления и не изменяет количественных соотношений. С методологической точки зрения целесообразно рассмотреть смешение и теплообмен последовательно. [c.23]

Давление и плотность воздуха в А. с высотой убывает. Темп-ра меняется с высотой более сложно, и в зависимости от её распределения А. подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. В А. рассеивается и поглощается солн. и земная радиация, в свою очередь А. сама явл. источником И К излучения. Между земной поверхностью и А. происходит обмен теплотой и влагой, обусловливающий пост, круговорот воды с образованием облаков и выпадением осадков. А. обладает электрич. полем, в ней возникают разл. электрич., оптич. и акустич. явления. Воздух А. находится в непрерывном движении. Неравномерность нагревания А. способствует её общей циркуляции, к-рая влияет на погоду и климат Земли. [c.35]

Как указывалось выше, под открытыми понимаются термодинамические системы, которые кроме обмена теплотой и работой с окружающей средой допускают также и обмен массой. В технике широко используются процессы преобразования энергии в потоке, когда рабочее тело перемещается из области с одними параметрами (pi, t i) в область с другими (р2, V2). Это, например, расширение пара в турбинах, сжатие газов в компрессорах. [c.43]

Для получения численных значений эмпирических температур следует обратиться к первому и второму законам термодинамики. Первый закон термодинамики просто констатирует сохранение энергии при условии, что учитывается не только работа, совершаемая над системой, но и обмен теплом через стенки с окружающей средой. Если система в остальных отношениях изолирована, то внутренняя энергия и, представляющая собой экстенсивную величину, может только увеличиваться при совершении над системой некоторой работы. Однако если система термически не изолирована и в результате некоторого процесса переходит из термодинамического состояния А в другое состояние В, то работа совершаемая над системой, разумеется, зависит от того, каким способом система осуществляет переход из состояния А в состояние В. С другой стороны, увеличение внутренней энергии равно и в—и А независимо от способа совершения работы. Следовательно, для термически не изолированной системы увеличение внутренней энергии и в — и а отлично от Разность Q мы назовем количеством теплоты, которая, таким образом, служит мерой отклонения от адиабатических условий. Следовательно, для любого термодинамического процесса, начинающегося в состоянии А и завершающегося в состоянии В, изменение внутренней энергии определяется выражением [c.15]

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]

Термодинамика является разделом теоретической физики, в котором изучают макроскопические свойства тел и их изменения, происходящие при взаимном обмене тел энергией и веществом. Как и Б других разделах физики, энергия выступает в термодинамике как единая мера, эквивалент любых взаимодействий тел. Но в числе возможных способов обмена энергией наряду с разного рода работами — работой расширения, электризации, намагничивания и т. п. — рассматривается теплота, что является особенностью термодинамики, достаточной для ее выделения в самостоятельную науку. [c.10]

Если система не обменивается с окружающими телами ни энергией, ни веществом, то она, как уже было сказано, называется изолированной или замкнутой, если же система имеет такой обмен, то она называется открытой. Система, не обменивающаяся с другими телами веществом, но обменивающаяся энергией, называется закрытой, а не обменивающаяся энергией только в форме теплоты — адиабатно изолированной или адиабатной системой. [c.26]

Температура плавления с повышением давления понижается также при Г<0,3 К у изотопа гелия с атомной массой З( Не), хотя у него v">v. Это происходит потому, что удельная теплота плавления А.= Г(5" —,v ) твердого Не при Г<0,3 К отрицательна эффект Померанчука), т. е. энтропия s жидкого Не меньше энтропии s его твердой фазы. Такое поведение энтропии у разных фаз Не вызвано тем, что в жидкости силы обменного взаимодействия между атомами приводят к упорядочению их спинов уже при Г< 1 К, в то время как в твердой фазе из-за малости амплитуды нулевых колебаний по сравнению с межатомным расстоянием такое упорядочение наступает лишь при 10 К, когда кТ становится порядка магнитной энер- [c.236]

В общем случае соединения двух разнородных стержней с разными поперечными сечениями Fi и F2, разными теплофизическими свойствами С pi, X], ai и Сг р2, 2, 2, а также с различными коэффициентами температуроотдачи bi и Ьг (рис. 6.24) распределение приращений температур АТ и ДТ г в обоих стержнях будет различным. Но в любом случае температура в точке с координатами л 1 = О, лгг = О в стыке должна быть одинаковой. Если один из стержней остывает быстрее другого, то в сечении х = О появляется тепловой поток, при котором теплота от одного стержня передается другому. Рассмотрим вначале случай, при котором устанавливается такой режим изменения температуры стержнях, при котором тепловой поток через сечение х = О равен нулю. Пусть в каждый стержень в момент введения теплоты Q при t = О попало количество теплоты Qi и Q2, а в дальнейшем при / > О стержни между собой не соединены и обмен теплотой между ними через сечение л = О отсутствует. В этом случае [c.199]

Между сосудами из-за действия обобщенных сил —grad Т/Т и —grad ф происходит обмен теплотой и жидкостью, потоки которых [c.180]

Исследуем теперь более подробно иэознтропическсе течение газов и паров в каналах. Изоэнтропическое течение газа наблюдается в том случае, если газ невязкий и обмен теплотой между потоком газа и окружающей средой не происходит. [c.328]

В полной мере обеспечить отсутствие теплообмена между рабочим телом и окружающей средой, необходимое для адиабатного процесса, не представляется возможным. Однако при достаточно хорошей тепловой изоляции рабочего тела от внешней среды можно ука-загшый обмен теплотой свести к столь малому значению, что процесс практически будет адиабатным. С достаточной для практики точностью можно принять процесс за адиабатный и тогда, когда он протекает столь быстро, что теплоотдача, зависящая от времени, не успевает существенно повлиять на ход изменения состояния. А отклонения от равновесного процесса учитываются в дальнейшем введением в расчеты специального коэффициента.. [c.72]

На рпс. 4.24 отдельно показаны количества теплоты Qr для процессов сжатия и расширения. Если количество теплоты, выделяемое в двигателе при сжатии газа, равно количеству теплоты, поглощенному газом при расширении, то этот обмен теплоты можно считать внутренним процессом и не учитывать при расчете КПД. Воспользуемся далее этим условием. Тогда остается рассчитать только Qbi и Рвых- [c.78]

Рассмотрим открытую термодинамическую систему (рис. 8.5), ограниченную поверхностью AB D, через которую осуществляется обмен теплотой Q, и работой L с окружающей средой. Кроме того, через поверхность AD проис- [c.95]

Адиабатный процесс. Адиабатным называют термодинал иче-скнй процесс, протекающий без теплообмена рабочего тела с окружающей средой. Подобно изотермическому, осуществить на практике адиабатный процесс очень сложно. Такой процесс может протекать с рабочим телом, помещенным в сосуд, например в цилиндр с поршнем, окруженный толстым слоем высококачественного теплоизоляционного материала. Но и такие материалы обладают, хотя и малой, но вполне определенной теплопроводностью. В результате небольшое количества теплоты будет проникать через стенки сосуда от рабочего тела в окружающую среду или наоборот. Такой теплоизолированный сосуд можно рассматривать только как приблизительную модель адиабатной среды. Однако многие термодинамические процессы, осуществляемые в теплотехнике, происходят очень быстро, и за время их протекания рабочее тело не успевает обменяться теплотой с окружающей средой. Поэтому эти процессы с известной точностью могут рассматриваться как адиабатные. Для вывода уравнения, связывающего давление и объем 1 кг газа в адиабатном процессе, запишем уравнение первого закона термодинамики dq = du + р dv. Так как для адиабатного процесса dq = Q и du = с. dT, то можно записать [c.110]

Конечным результатом любого из рассмотренных круговых процессов (прямого и сбратного цикла Карно) является обмен теплотой между двумя телами разной температуры и взаимное преобразование теплоты и работы. Оба эти эффекта органически связаны между собой и поэтому не могут быть оторваны один от другого. Переход от прямого цикла к обратному приводит только к одновременному изменению направления обоих этих эффектов в прямом процессе теплота переносится от нагретого тела к холодному и происходит преобразование теплоты в работу в обратном процессе теплота переносится от холодного тела к нагретому и происходит преобразование работы в теплоту. [c.125]

Указанное взаимодействие заключается в общем случае в обмене теплотой и работой между терлюдинамической системой и окружающей средой. Этот обмен происходит через поверхности, ограничивающие систему и отделяющие ее от среды. В случае, например, газообразной системы этими поверхностями являются стенки сосуда, в котором заключен газ. В общем случае граничные поверхности должны обладать свойством теплопроводности и допускать деформацию под действием внутренних или внешних сил, что связано с возможностью обмена механической работой. [c.9]

Термодинамические системы, допускающие обмен как теплотой, так и работой (любого вида), могут быть названы неизолированными в противоположность изолированным системам, которые никаких взаимодействий со средой не имеют, но в которых они возможны между телами самой системы. Наконец, полуизолированными могут быть названы системы, у которых имеет место лишь какое-либо одно из взаимодействий (обмен теплотой или работой). Иногда в подобных случаях используются понятия о закрытой и открытой термодинамических системах. [c.10]

Система, стабильная при определенных граничных условиях, может перейти в более стабильное состояние с понижением термодинамического потенциала, если изменить граничные условия. Стабильное и метаста-бильное состояния должны удовлетворять условию минимума термодинамического потенциала, а именно с1С=0, =0 (Ш=0 (в зависимости от выбора независимых переменных), вторые производные потенциалов должны быть положительными. Из условия минимума потенциала следует, что в состоянии равновесия интенсивные переменные, относящиеся к формам энергии, способным к обмену, равны по всей системе и в любых ее адстях. Таким образом, если система, состоящая из п отдельных частей и способная к обмену теплотой, энергией сжатия и химической энергией, находится в состоянии равновесия, то 7 =соп81, Г=Г, = Тг =... г р=соп51,р=р, =р, =...р [c.28]

На практике 0 измеряют по теплоемкости С <5 = С Т.) В реальной системе преобразование из состояния О в состояние X вдоль пути 7, включающее необратимые процессы, происходит за конечное время. В классической термодинамике предполагается, что любое необратимое преобразование, происходящее в природе, может быть реализовано с помощью обратимого процесса, для которого выполняется соотношение (3.4.1). Иначе говоря, предполагается, что любое необратимое преобразование, приводящее к некоторому изменению энтропии, может быть в точности воспроизведено с помощью обратимого процесса, в котором изменение энтропии обусловлено исключительно обменом теплоты. Так как изменение энтропии зависит только от начального и конечного состояний, то изменение энтропии, вычисленное по обратимому пути, равно изменению энтропии, обусловленному необратимыми процессами. (Некоторые авторы ограничивают приведенное выше утверждение переходами между равновесными состояниями это ограничение исключает из pa ютpeния химические реакции, в которых изменения часто происходят из неравновесного состояния в равновесное.) [c.94]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...