Теплова потужність - зміна температури та внутрішньої енергії - Максикури
Подумайте про спрощення фізичної системи, чия зберігається механічна енергія. Тому його енергетичні коливання можуть стосуватися лише його варіації внутрішня енергія, за допомогою теплообміну Питання та/або робота W з навколишнім середовищем, див. аркуш про внутрішню енергію.
Коли система не піддається зміні стану і не є місцем хімічних або ядерних реакцій, зміна температури (в K або ° C) відповідає a зміна його внутрішньої енергії (в J) відповідно до співвідношення:
Константа пропорційності VS називається теплова потужність. Це виражається в Дж/К. Розмір системи бере участь у значенні VS: так само для обігріву басейну потрібно більше енергії, ніж склянки води.
Тоді для однорідної системи, складеної з одного матеріалу, ми вводимо a питома теплоємність, Які дають:
Маса м системи в кг, проти є в і залежить лише від матеріалу, що розглядається. Насправді значення проти дещо змінюється залежно від температури; цими варіаціями нехтувати. Цього року ми розглядаємо питомі теплові потужності твердий або рідини, але не гази, де все складніше. Деякі значення:
| Матеріал | Вода (рідина) | Вода (морозиво) | Деревина | Бетон | П’єр | Скло | Сталь | Вести |
| проти () | 4185 | 2060 рік | 920 | 870 | 840 | 480 | 130 |
Ви також можете зателефонувати за номером молярна теплоємність, в, де М - молярна маса, в кг/моль.
Якщо система складається з різних матеріалів, кожен з них можна обробляти незалежно від інших, оскільки енергія - це адитивна величина.
Наприклад, для системи, що складається з двох матеріалів 1 і 2, ми маємо:
Для системи теплоізольовані і не обмінюючись роботою із зовнішнім світом, ми нагадуємо вам про це .
Примітка: Коли система обмінюється теплом лише з навколишнім середовищем, це еквівалентно, як у першій S.
Тому стосунки є більш загальними, тому що це твір W також може спричинити коливання температури: електронагрівач, стиснення газу, сила тертя тощо.
Коли ви кип'ятите воду в каструлі, додавання тепла поступово доведе рідину до 100 ° C. Коли є фурункул, температура вже не змінюється : тепло, яке подається, використовується виключно для перетворення рідкої води у водяну пару.
Коли є зміна стану речовини, ми повинні взяти до уваги прихована спека зміни стану відповідний, тобто обмінювана енергія виконати перетворення. Назви різних змін стану згадуються нижче:
внутрішні зміни енергії асоціюється з зміна держави масового тіла м задається:
L тут питома прихована теплота зміни стану, і виражається в Дж/кг. Це залежить лише від розглянутого тіла. Два сценарії:
• Коли відбувається плавлення, випаровування або сублімація: навколишнє середовище забезпечує енергією систему під час трансформації.
• Коли відбувається затвердіння, зрідження, конденсація: система передає енергію зовнішньому середовищу.
Приховані теплоти затвердіння, зрідження та конденсації є протилежні цінності відповідно до прихованої теплоти плавлення, випаровування та сублімації:, тощо. При 1013 гПа (1 атм) ми маємо:
| Матеріал | Вода (морозиво) | Алюміній | Вести |
| () | 334 | 330 | 25 |
| Матеріал | Вода (рідина) | Етанол | Метан |
| () | 2260 | 840 | 760 |
Ми можемо трактувати під час зміни стану як a варіація мікроскопічних потенційних енергій матеріалу в енергія зв'язку між атомами або молекулами.
Примітка: Водяний лід не тане точно при 0 ° C, а вода кипить лише при 100 ° C під тиском 1 атм. Під цим тиском лід проходить через рідку фазу, потім через газову. Навпаки, при низькому тиску () лід проходить безпосередньо до газоподібного стану сублімація, як в комети.
Вода як теплоносій
Рідка вода, завдяки великій величині її питомої теплоємності, може використовуватися як охолоджуюча рідина, тобто здатний транспортувати тепло. У більшості випадків, вода залишається рідкою: немає зміни стану.
Однією з можливих цілей є для охолодження джерела тепла, як у система охолодження автомобільного двигуна (радіатора). Ми також думаємо про охолоджувачі води використовується в хімії для охолодження частини складання. Водяне охолодження також з’явилося в обчислювальних машинах, щоб відвести тепло, що виділяється певними частинами комп’ютера (мікропроцесор тощо). У цих прикладах віднесена теплова енергія часто втрачається, оскільки вона не використовується.
Інша мета - замість цього використовувати тепло, передане водою, як у Центральне опалення, де гаряча вода надходить у радіатори, щоб опалити приміщення. Те саме з сонячні теплові колектори, призначення яких нагрівати воду для побутових потреб (душ).
На атомній електростанції мета подвійна. Циркулюючи воду в замкнутому контурі (первинний контур), ми прагнемо охолодити активну зону реактора, і в той же час передавати теплову енергію до іншого водяного контуру. Останній приводить в дію турбіни, які генерують електричну енергію.
Принцип роботи холодильника
Коли така рідина, як вода, стає газом, вона «поглинає» велику кількість енергії. Це принцип пани.
Це також стосується холодильники. Рідина, що використовується тут, не є водою, оскільки її фізичні властивості не відповідають умовам використання. Швидше, ми використовуємо холодоагенти такі як, наприклад, 1,1,1,2-тетрафторетан, a гідрофторуглерод (HFC), що використовується як R-134a в холодильній промисловості. Робота холодильника описується наступною схемою:
A варіація температури (в K або ° C) масового тіла м (у кг) в а конденсований стан (твердий/рідкий) асоціюється з a зміна його внутрішньої енергії (у J), задано:
Це передбачає, що організм не зазнає хімічних/ядерних реакцій або зміни стану під час цих змін. Постійна проти (in) - це питома теплоємність матеріалу. Це залежить лише від характеру останнього.
Коли є зміна стану речовини, температура постійна. Внутрішня зміна енергії задається, де L (в Дж/кг) - це питома прихована теплота зміни стану відповідний.
Застосування цих внутрішніх змін енергії стосується, наприклад, використання рідини, що передають тепло (як вода) або теплові машини як холодильники.
Ви вже оцінили цей курс.
Відкрийте для себе інші курси, які пропонує Maxicours !
Як ви знайшли цей курс ?
Оцініть цей курс !
Нам шкода, що цей курс вам не корисний
Не соромтеся писати нам, щоб поділитися вашими пропозиціями щодо вдосконалення.