Различие между работой и теплом

Первый закон термодинамики устанавливает, что в любом цикли- ческом процессе или работа превращается в тепло, или тепло превращается в работу. При этом не делается особого различия между работой и теплом, если не считать указаний на способы их измерения. Как только способ измерений выбран, тепло и работа становятся вполне эквивалентными для всех применений первого закона. [c.155]

Различие между работой и теплом [c.24]

Поскольку мы выяснили, что и работа, и тепло являются разновидностями передачи энергии, может показаться, что нет особой необходимости в проведении четкого различия между ними. Однако в процессе дальнейшего изучения термодинамики будет показано, что существуют такие обстоятельства, при которых с научной точки зрения установление указанного различия становится чрезвычайно важным, хотя на практике различить эти типы взаимодействия иногда практически невозможно. Такого рода трудность возникает в тех случаях, когда существенную роль играет трение. Так, когда мы передвигаем брусок по шероховатой поверхности, очевидно, над бруском совершается работа. При этом наблюдается незначительное нагревание как бруска, так и самой поверхности, что указывает на присутствие переноса энергии в форме тепла. В связи с этим возникает вопрос о том, какие же процессы происходят на трущихся поверхностях. И здесь, как только мы попытаемся разделить два рассматриваемых типа взаимодействия некоторой дискретной границей, сразу же возникают затруднения. На практике инженеры и ученые могут рассчитать поток тепла и работу лишь в случаях, когда имеется четкое различие между ними. Однако иногда с целью достижения такого различия, хотя бы мысленного, реальную ситуацию приходится несколько идеализировать. [c.24]

В разд. 1.15.4 была подчеркнута необходимость проведения четкого различия между двумя типами взаимодействия систем, приводящими к осуществлению работы и передаче тепла соответственно. В связи с этим в разд. 3.1 было введено понятие о взаимодействии, осуществляющем только работу. Затем в разд. 3.2 было дано общее определение работы, а в разд. 5.1 с помощью адиабатической работы было определено изменение энергии системы, возникающее в результате перехода между двумя заданными устойчивыми состояниями. Установленная таким образом связь между работой и энергией позволяет говорить о работе как о способе передачи энергии. При этом следует иметь в виду, что, в то время как энергия является функцией состояния тела, о работе этого сказать нельзя. В настоящей главе будет дано такое количественное определение теплопереноса, которое также позволит рассматривать тепло как способ передачи энергии. Для однозначного различия между этими двумя способами передачи энергии определение теплового взаимодействия необходимо сформулировать так, чтобы оно исключало возможность того, что рассматриваемое взаимодействие окажется связанным с совершением работы. Такое взаимодействие будет называться чисто тепловым. [c.73]

Причина, по которой циклический ВД-2 называется вечным двигателем, по существу, та же, что и в случае нециклического ВД-2, рассмотренного в разд. 8.4. Различие между циклическим и нециклическим ВД-2 состоит в способе совершения работы в первом случае этот способ косвенный, во втором — прямой. Так, если бы циклический ВД-2 существовал, то, очевидно, мы могли бы получить практически неограниченное количество работы, используя, например, океаны не в качестве прямого источника работы (как в случае нециклического ВД-2), а в качестве теплового резервуара для снабжения циклической тепловой энергетической установки, которая производила бы работу, равную количеству потребляемого тепла. [c.116]

Газотурбинным двигателям свойственна высокая чувствительность к изменению практически всех определяющих параметров и характеристик. Каждому значению температурной характеристики 0 (см. рис. 205) соответствуют оптимальные значения соотношений давлений сжатия и при которых к. п. д. и удельная работа цикла достигают максимальных значений чем больше величина 0, тем больше значения я т1 и Эта закономерность имеет определенное физическое объяснение. Повышение давления сжатия воздуха в компрессоре Як неизменно связано с увеличением затрачиваемой на этот процесс работы. Однако очевидно, что рост я приводит к повышению и Ят, т. е. к возрастанию полезной работы турбины. При заданном значении параметра 0, т. е. температуры газов перед турбиной Т з, повышение Яд приближает к этой температуре температуру воздуха за компрессором, тем самым уменьшает различие между работой турбины и компрессора и, следовательно, понижает коэффициент полезной работы цикла (рис. 206). Одновременно с этим повышение Як уменьшает потребное количество подводимого тепла Qj, в связи с чем уменьшается величина относительного подвода тепла QJL т = 1 + е представляющая собой знаменатель в выражении к. п. д. цикла (352). [c.355]

Нетрудно показать, что коэффициент теплового насоса ф имеет тот же смысл, что и обычный коэффициент преобразования тепла ф. Различие между коэффициентами преобразования ijj и ф состоит в том, что первый показывает, скольким единицам тепла при заданной температуре Тг соответствует единица тепла при некоторой температуре Ти тогда как второй определяет то максимальное количество тепла в килокалориях, которое можно получить при температуре Гг, затратив V дж работы. [c.491]

Таким образом, несмотря на внешнее сходство, между работой холодильной установки и работой теплового насоса имеется принципиальное различие. В первом случае окружающая среда является теплоприемником, куда сбрасывается тепло, отнятое от охлаждаемого тела, во втором — источником, тепла, которое передается на более высокий температурный уровень и используется при отоплении. [c.82]

С другой стороны, второй закон отмечает различие между этими двумя величинами, указывая, что тепло единичного источника однородной температуры невозможно полностью превратить в работу в ка-ком-либо круговом процессе, тогда как работа некоторого источника всегда может быть полностью превращена в тепло. Усилия инженеров в значительной степени направлена на то, чтобы в контролируемых ими процессах производился максимум работы или потреблялся ее минимум. Плодотворность этих усилий можно установить путем сравнения работы, произведенной в данном процессе, с максимально возможной работой, которая может быть произведена при том же изменении со- стояния. В следующих параграфах будет показано, как можно определить и оценить этот критерий как следствие второго закона. [c.155]

Второй закон термодинамики устанавливает эти условия. Между превращением работы в тепло, как, например, при трении твердых или жидких тел, и обратным процессом превращения тепла в полезную работу существует глубокое различие. [c.89]

Произведенный выше общий физический анализ качественного различия между воздействием миграции теплоносителя и воздействиями теплового контакта и контурной деформации логически приводит к постановке главной методологической проблемы учения о превращении тепла в работу при переменной массе рабочего тела — проблемы установления термодинамической природы воздействия, воспринимаемого или производимого рабочим телом, при миграции теплоносителя. [c.19]

В большинстве работ по построению диаграмм равновесия достаточно рассмотреть температ> ры точек остановок и качественно отметить, насколько интенсивно проявляется тепловой эффект. Если природа превращения неизвестна, то детальное изучение формы остановки дает иногда возможность установить различие между фазовым превращением первого рода и таким превращением, как сверхструктурное, где имеется только аномалия в зависимости удельной теплоемкости от температуры и нет выделения или поглощения тепла. Специальные [c.142]

Не следует думать, что тепловое взаимодействие наблюдается лишь в том случае, если выполнены все условия, указанные в сформулированном определении. Это связано с тем, что приемлемым можно считать лишь однозначное определение тепла. Вообще же известно множество процессов, в которых одновременно совершается работа и переносится тепло, причем оба этих типа взаимодействия можно различить. Имеются также случаи, когда провести такое различие оказывается непросто. В частности, это относится к трению между скользящими друг по другу поверхностями. [c.74]

В соответствии с такой трактовкой процесса работы теплофикационной установки не делается различий между расходом тепла на выработку 1 Мдж острого пара и расходом тепла на отпуск 1 Мдж отработавшего пара. На рис. 2-9 поток отработавшего тепла О, ОТ показан так, как если бы Рот не участвовал в производстве электроэнергии, а направлялся потребителю помимо турбин. [c.90]

Оценки температур по формулам (5.1) и (5.2) для условий трения, при которых в работах [8, 9] наблюдалось появление ЛКС на сталях, меди и никеле, дают приблизительно одинаковые значения температур вспышек в диапазоне температур 600—900 °С — в зависимости от материала пар трения. Средняя температура поверхности трения меди при этом не превышает 40 С, а стали — 100 °С. Такое различие между средней температурой поверхности и температурой вспышки в пятне контакта может стать основой для объяснения локализации деформации в тонком поверхностном слое зоны контакта. Согласно модели импульсного выделения тепла при жестком соударении микровыступов [c.149]

Веб возможные виды энергетического взаимодействия между телами сводятся лишь к передаче тепла и работы. Теплообмен и передача работы являются единственными видами передачи энергии. Поэтому не имеет смысла говорить, что тело обладает каким-то запасом тепла или работы. Можно лишь говорить, что к телу. подведено (или от тела отнято) определенное количество тепла или работы. Различие между теплом и работой состоит не только в том, что они являются различными формами передачи энергии, но в принципиальной особенности работы как формы энергетического взаимодействия тел в условиях обратимого течения явлений все виды работы допускают возможность полных взаимных превращений. [c.36]

Р. и р. п. различаются между собою способом подогрева воздуха и газа, когда он служит топливом в т. н. < газовых печах (см. Печи). В регенераторах нагревается насадка из огнеупорного кирпича, охлаждающая дымовые газы, идущие затем в дымовую трубу перекидкой клапанов эта насадка переводится на нагрев воздуха или газа, а дым нагревает другую насадку, до тех пор охлаждавшуюся. Таким образом насадки регенераторов работают периодически, вследствие чего необходимо их иметь две (в случае нагрева только воздуха) илп четыре (если подогревается воздух и газ). Передача тепла от дымовых газов кирпичу и от последнего газам производится непосредственным соприкосновением (конвекцией). В рекуператорах тепло дыма непрерывно передается нагреваемым газам через стенку канала, по одну сторону которой идет дым, а по другую—нагреваемый воздух или газ (передача тепла теплопроводностью) влияние более или менее значительной толщины стенки и той яли иной теплопроводности материала стен- [c.126]

Различают теплоемкость при постоянном объеме су и теплоемкость при постоянном давлении Ср. Последняя всегда больше, так как при постоянном давлении теплота расходуется не только на нагревание, но и на совершение работы. Более конкретную зависимость между Ср и Су можно получить, отнеся в обоих процессах подведенное тепло к одному молю вещества и к 1 °С, т. е. разделив обе части уравнения (У.9) на А/гГ. Тогда получим [c.165]

Различие между теплом и работой полезно рассмотреть и с другой точки зрения. Рассмотрим систему с постоянным числом частиц, находящуюся в тепловом контакте с резервуаром при температуре т. Равновесное значение энергии системы равно [c.104]

Хотя работы Джозефа Блэка и других исследователей позволили провести четкое различие между количеством теплоты и температурой, природа тепла (теплоты) долгое время оставалась загадкой. Вплоть до конца XIX в. [c.22]

Для твердых и жидких тел, имеющих малые термические расширения, при не слишком высоких давлениях работа расширения pdv пренебрежимо мала по сравнению с du. Тогда различие между подведенным теплом, внутренней энергией и энтальпией исчезает и требуется ввести лишь одну теплоемкость с. Для единицы массы тогда будет справедливо [c.82]

Если две системы, температуры которых различаются на конечную величину, привести в тепловой контакт друг с другом, не нарушая изоляции от окружающих тел, то такая объединенная система в течение некоторого времени будет проходить через определенную последовательность допустимых неравновесных со-стояний. Будучи изолированной, такая система в конечном итоге перейдет в некоторое устойчивое состояние. Из предварительного обсуждения природы необратимости (разд. 2.14) можно заключить, что перенос тепла между двумя телами, находящимися при разных температурах, есть необратимый процесс, точно так же как необратимым является процесс затухания движения жидкости, вызванного действием мешалки. Это обстоятельство чрезвычайно важно с прикладной точки зрения, поскольку, как было показано в разд. 2.14, необратимость влечет за собой потерю возможностей совершения работы или увеличение количества потребляемой работы по сравнению с идеальным случаем. Этот вопрос будет изучен подробнее после того, как в гл. 9 мы обсудим понятия о термодинамической необратимости и обратимости. [c.79]

С точки зрения кинетической теории материи тепло связано с движением частиц, из которых состоит всякое реальное тело, и представляет собой микрофизическую форму передачи энергии от одного тела к другому либо путем непосредственного молекулярного взаимодействия, т. е. через обмен энергией между хаотически движущимися частицами обоих тел, либо путем излучения энергии одним телом и поглощения излученной энергии другим телом. Работа в отличие от тепла представляет собой макрофизически упорядоченную форму передачи энергии путем взаимного механического воздействия тел. В этом и заключается качественное различие понятий работа и тепло . [c.9]

Несмотря на имеющуюся общность понятий о работе и тепле, все же между ними имеется качественное различие, осо бенно ясно вытекающее из второго закона термодинамики, о котором будет сказано ниже. Сейчас можно коротко указать на различие, заключающееся в том, что работа является лia/ poтepмoдинaмичe кoй формой передач энергии, а теплота — жикротермодинамической. [c.60]

Адиабатическое сжатие газа вызывает повышение его температуры. Когда адиабатически сжимается обычный стальной стержень, происходит аналогичное, очень малое повышение температуры. Начальная температура может быть восстановлена затем путем отнятия тепла. Такое изменение температуры изменяет и деформацию, однако это изменение касается очень малой доли адиабатической деформации. Если бы это было не так, то между адиабатическим и изотермическим модулями упругости наблюдалось бы значительное различие. В действительности это различие для обычных металлов очень мало1). Например, адиабатический модуль Юнга для железа превышает изотермический модуль всего на 0,26%. Такого рода различиями мы будем здесь пренебрегать ). Работа, затраченная на деформацию элемента, переходит в накапливаемую в нем энергию, называемую энергией деформации. При этом предполагается, что элемент остается упругим и не образуется кинетическая энергия. [c.254]

В работах [9, 275, 277,298] при изучении субструктурного упрочнения материалов развиваются представления о качественном различии между структурными состояниями, формирующимися в металле в зависимости от степени, скорости и температуры деформации. При этом рассматриваются структуры, образованные как при холодной деформации (ниже 0,4Тпл), теплой деформации (0,4—0,6Тпл) и горячей обработке (выше 0,6Тпл). так и при крипе, горячей обработке с высокими скоростями и т. д. Так, известно, что при низкотемпературной деформации образуется среднего размера ячеистая структура, при быстрой горячей обработке — мелкая субзеренная структура. Средние [c.126]

В гл. 1 было показано различие между холодильной машиной и тепловым насосом. Может существовать и машина, выполняющая одновременно функции холодильной машины и теплового насоса. Она должна работать по обратному циклу, в котором рабочее тело отнимает тепло от источника с иизкой температурой (более низкой, чем температура окружающей среды) и передавать его источнику с высокой температурой Гг (более высокой, чем температура окружающей среды) [c.127]

Наиболее существенными различиями между этими тремя классами тепловых труб кроме наиболее целесообразных для каждого класса температурных интервалов являются значения их максимальной переносимой мощности (максимального теплового потока) и температурные напоры при одинаковом значении теплового потока в тепловых трубах одинаковых размеров и формы. Типичная тепловая труба для умеренных температур (например, с аммиаком в качестве теплоносителя) может передать тепла на порядок величины больше, чем такая же криогенная труба (например, на азоте) при работе обеих труб в наиболее благоприятных для них условиях. Максимальная переносимая мощность жидкометаллической трубы (например, на натрии) может быть на три порядка величины днтр, ирм у януогичйой криогенной Тру- [c.17]

Упорядоченный а-твердый раствор на основе соединения Сиз2п изучали методами рентгеноструктурного анализа [1], калориметрического [2], измерением т. э. д. с. [3], термического, рентгеноструктурного и измерением твердости, тепло- и электропроводности [4]. По данным работы [4], имеются две области упорядочения аг и аг, однако не указаны различия между этими двумя упорядоченными структурами (рис. 190). Период решетки а-фазы заметно уменьшается с температурой отжига [I]. По данным этой работы, разупорядочение при температурах выше 350° С наблюдается у сплава с 25% (ат.) п, а при температурах выше 450° С — у сплава с 30% (ат.) Zn. [c.396]

Вниз по потоку от точки В оказывается, что жидкость имеет температуру вблизи стенки меньше, а при удалении от поверхности больше, чем у стенки. Далее между точками А и В должна существовать точка Б, для которой дТ1ду)щ = О, т. е. по уравнению (4-1-3) тепловой поток равен нулю, в то время как по уравнению (4-1-4) он в нуль не обращается. На всем отрезке между Б и В тепло передается от жидкости к стенке, хотя повсюду > Тоэ. При формальном рассмотрении, если бы мы использовали уравнение (4-1-4), то были бы вынуждены принять в этой области Ыи < < О, а в точке В Ыи оо. На основании вышесказанного можно утверждать, что для переменной температуры обтекаемой поверхности ньютоновский закон охлаждения не пригоден и поэтому определение числа Нуссельта по закону (4-1-4) теряет физический смысл. В работе [Л. 4-3] дан обзор исследований теплообмена при переменных условиях на стенке, причем приведены результаты, сходные с рассмотренными выше в частности, получено, что числа Нуссельта при- переменных и постоянных условиях на границе могут сильно различаться. [c.293]

Кривые фиг. 15 иллюстрируют зависимость термического к.п.д. смещанного цикла от степени предварительного расширения для различных е при постоянном количестве подведенного тепла Qi. Как видно, т]/ с увеличением q уменьшается, причем такая зависимость по мере возрастания q становится более заметной. Однако fit при q=1,4 и при Q=1,0 различаются между собой менее чем на 1%, что практически не влияет на к. п. д. установки. Следовательно, работа и среднее давление цикла при изменении q в указанных пределах, но при Qi= onst будут практически неизменными. [c.48]

В результате работ Джозефа Блэка и других естествоиспытателей различие между количеством теплоты и температурой было осознано в ХУП в., однако природа теплоты не была ясно понята вплоть до середины XIX в. Роберт Бойль, Исаак Ньютон и другие считали, что теплота (тепло) представляет собой микроскопическое беспорядочное движение частиц (молекулярно-кинетическая теория теплоты—пер.). Сторонники противоположной точки зрения, господ-ствовавщей во Франции, полагали, что теплота —это некоторая неразрушимая текучая субстанция, которой обмениваются материальные тела. Эта неразрушимая субстанция называлась калорической жидкостью и ее количество измерялось в калориях (см. разд. Д.2.1). Калорическую теорию теплоты поддерживали такие выдающиеся ученые, как Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794), Жан Батист Жозеф Фурье (1768-1830), Пьер Симон де Лаплас (1749-1827), Симеон Дени Пуассон (1781-1840). Даже Сади Карно (1796-1832), гению которого мы обязаны открытием второго начала термодинамики, первоначально использовал понятие калорической жидкости, хотя в дальнейшем отказался от этой концепции. [c.44]

На этой механистической основе он исследовал механические, тепловые (тепло как движение частиц), химические, тяготения, упругостные, электрические и магнитные силы , найдя для каждой математическое выражение и установив абсолютную меру — количество работы. Ни того, ни другого не сделал Майер. Вместе с тем такой подход стирал качественные грани между видами сил . Более того, понятие силы как энергии и собственно силы у Гельмгольца различаются менее четко, чем у Майера, хотя Гельмгольц признает неотделимость сил и движения от материи. Особенно важен его анализ таких немеханических сил , как электрическая, магнитная, химическая, тепловая. Теперь было доказано, — писал Ф. Энгельс, — что все бесчисленные действующие в природе причины, которые до сих пор вели какое-то таинственное, не поддававшееся объяснению существование в виде так называемых сил... являются особыми формами... энергии... . [c.122]

Однако в пучках витых труб эта связь практически не реализуется [39] Это можно объяснить как влиянием конечности размеров источника и неравномерности поля скорости в ядре потока, так и загромождением исследуемого потока витыми трубами. Это приводит к тому, что нагретые частицы вблизи устья струи успевают пройти большое число не коррелированных между собой различных путей от источника до рассматриваемой точки, хотя распределения пульсационных скоростей при числах Ее > Ю" в ядре потока и приближаются к нормальному закону распределения. При числах Ее < Ю наблюдается отклонение пульсаций скорости от закона Гаусса в пучке витых труб, что свидетельствует об анизотропности турбулентности в таких пучках в этом диапазоне чисел Ее. Поэтому в закрученном пучке витых труб метод диффузии тепла от источника использовался только для определения коэффициента а. его применение оправдьшалось совпадением экспериментальных распределений температур с гауссовским распределением, хотя основные допущения теории Тэйлора в данном случае не выполняются строго. В экспериментах источник диффузии имел радиус, примерно в три раза превышающий радиус витой трубы. В этом случае свойства потока индикаторного газа (нагретого воздуха) и основного потока одинаковы, Это позволяет получить достаточно надежные опытные данные по коэффициенту В то же время если в работе [39] для прямого пучка витых труб, где радиус источника, бьш равен радиусу витой трубы, удалось оценить значение интенсивности турбулентности по уравнению (2.9), то в данном случае это исключается из-за больших размеров источника. Для увеличения точности определения коэффициента опыты по перемешиванию теплоносителя в закрученном пучке проводились при неподвижном источнике диффузии, а для определения полей температуры на различном расстояниии от него в витых трубах были установлены термопары. При этом измерялась температура стенок труб (т.е. температура твердой фазы в терминах гомогенизированной модели течения). Эта методика измерений могла приводить к погрешностям в определении коэффициента ) г, поскольку распределения температур в ядре потока теплоносителя и стенки труб различны, а следователь-различны и среднестатистические квадраты перемещений, а также и причем это различие, видимо, носит систематический характер. Подход к учету поправки в определяемый коэффициент Df при измерении температуры стенки изложен в разд. 4.2. [c.55]

Основным рабочим органом компрессора является цилиндропоршневая группа, в которую входят цилиндры, поршни и поршневые кольца. В цилиндрах происходит рабочий процесс сжатия в компрессоре. Различают рабочую поверхность цилиндра - зеркало, где совершает работу поршень, и наружную ребристую поверхность (ребра), служащую для отвода в атмосферу тепла. В нижней части цилиндра имеется направляющий буртик, с помощью которого точно фиксируется положение цилиндров на картере. Между фланцами цилиндров и плоскостями картера ставят прокладки. Внутреннюю поверхность цилиндров обрабатывают с высокой точностью, например, у компрессора ВУ-2,5/12 внутренний диаметр цилиндра I ступени равен 200 мм с допуском 0,045 мм, а II ступени -100 мм с допуском 0,035 мм. [c.273]

Во время работы двигателя на поверхностях подвижных сопряжений возникают силы трения. Различаются два вида трения — трение скольжения и трение качения. Величина силы трения, возникающей при скольжении, предопределяется материалом деталей, качеством их обработки и условиями трения. Трение называют сухим, если между трущимися поверхностями отсутствует смазка. Если поверхности отделены друг от друга слоем смазки, то возникающее при этом трение называют жидкостным. При жидкостном трении повышается долговечность трущихся деталей и обеспечивается отвод от них тепла. Наряду с перечисленными видами трения в реальных условиях работы двигателей часто имеет место полужидкостное или полусухое трение. В двигателе основные трущиеся поверхности работают в условиях полужидкостного трения, при котором нет полного разделения трущихся поЕерхиостей слоем смазки. [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...