Теплопередача

Существует техническое различие между терминами «тепловая энергия» и «теплота». Согласно определению, тепловая энергия — это способность тела проделать работу соответственно энергии, которая содержится в его молекулярной структуре.

Теплота — это фактическое состояние передаваемой энергии, а не вещества. Термин «теплопередача» часто используется для описания передачи энергии, хотя термин «теплота» содержит аспект передвижения энергии. Тепловая энергия передается от одного тела другому всякий раз, когда у них различные температуры. Следующие три отношения управляют потоком тепловой энергии между телами:

Теплопередача всегда происходит от области более высокой температуры к области более низкой температуры.
Всякий раз, когда тело находится в тепловом равновесии с окружающей средой, температура тела и окружающей среды будет одинаковой. При таком условии не может быть никакой передачи тепловой энергии между телом и окружающей средой.
Теплопередача не может произойти спонтанно от холодного тела более теплому. Для теплопередачи в данном направлении необходимо применить к системе работу. Система машинного охлаждения — это пример системы, которая передает теплоту из более прохладного места в более теплое.

Так как теплота — это энергия, и следовательно ее нельзя использовать или уничтожить, вся тепловая энергия одного тела должна быть поглощена другим телом или веществом, температура которых ниже. Теплопроводность, конвекция и излучение — это три способа теплопередачи. Интенсивность теплопередачи пропорциональна разнице температур тел. Об этих трех способах теплопередачи мы поговорим в следующих подразделах.

"8 комментариев"

Теплота

Теплота — это энергия, полученная в результате изменения температуры. Теплота передается от более теплого тела к более холодному. Теплота — это температурная составляющая передачи энергии при работе машинных систем. Принимая во внимание, что работа — это передача энергии силой, которая перемещает массу на определенное расстояние, теплота передается от одного тела другому из-за разницы температур. Теплота передает внутреннюю кинетическую энергию от молекул более теплого тела более холодному. Такая передача энергии уменьшает уровень кинетической энергии молекул более теплого тела, что производит соответствующее уменьшение его температуры. Одновременно кинетическая энергия выравнивается и температура более холодного тела увеличивается.

Передачу энергии, которая затрагивает температуру тела, называют теплопередачей. Хотя передача теплоты происходит в основном в ответ на разницу температур, ее также вызывает сила трения — это взаимодействия, которые происходят на молекулярном уровне как движение тел относительно друг друга. Такие взаимодействия изменяют уровень кинетической энергии молекул между двумя поверхностями. В результате растягивания резинки молекулы движутся друг мимо друга, изменяют свою скорость и температуру всего тела. Данное изменение тепловой энергии — конверсионный процесс, где часть проделанной работы по перемещению тела сохраняется в виде энергии. В данном разделе описаны различные виды тепловой энергии и теплопередачи между телами.

"Добавить комментарий"

Температура

Температура вещества — это количество кинетической энергии, которую оно содержит.

Температура — это свойство вещества и мера измерения уровня теплового воздействия на тело. Тепловая интенсивность — это признак средней молекулярной скорости вещества. Другими словами, температура — это показатель интенсивности колебаний молекул вещества. Температура также используется для указания направления, в котором теплота передается от тела к телу. Теплота всегда передается от более теплого тела к тому, температура которого ниже. Данная передача энергии происходит без применения внешней работы.

"1 комментарий"

Паровая, или газовая, фаза

Когда жидкое вещество поглощает больше теплоты, его молекулы начинают вибрировать с большей силой. Следовательно, молекулы вещества в газообразной фазе обладают большим количеством энергии, чем в жидкой. Дополнительная энергия преодолевает все силы притяжения между молекулами. Они больше не связаны друг с другом. Молекулы газа движутся с высокой скоростью. По этой причине газ не может сохранить размер или форму.

Недостаток структуры означает, что газы прекрасно сжимаются. Они также движутся и поддерживают наибольшее расстояние между молекулами, полностью заполняя сосуд, в котором находятся. В данном состоянии они непрерывно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Если газ не хранить в закрытом контейнере, он распространится в окружающую среду.

Пар — это газ, который существует в состоянии, позволяющем ему легко вернуться к жидкой фазе. Когда потенциальная энергия добавляется к жидкости при надлежащей температуре, некоторые молекулы поглощают достаточно энергии и вырываются на свободу с поверхности жидкости. После попадания в окружающую среду некоторые молекулы смешиваются с атмосферой, а другие, после передачи энергии атмосфере, возвращаются в жидкость. Молекулы, у которых достаточно энергии для разрушения связи и освобождения из жидкости, классифицируют как пар.

При добавлении энергии пару его внутренняя кинетическая энергия увеличивается. Данный процесс поднимает температуру пара, в результате чего его молекулы становятся более энергичными. В таком состоянии труднее вернуть молекулы в жидкое состояние. Когда температура пара поднимается до уровня, который намного выше температуры изменения состояния с жидкого на газообразное, молекулы классифицируют как газ.

"Добавить комментарий"

Твердая и жидкая фаза

Вещество в твердой фазе обладает относительно небольшой внутренней потенциальной и кинетической энергией. Молекулы находятся на расстоянии равновесия в определенном положении. Данное положение образует четкую структуру, которая устанавливает местоположение молекул вещества. Следовательно, движение молекул ограничено вибрацией. Структура тела позволяет ему сохранять размер и форму, препятствует ему течь. Тела значительно сопротивляются любому усилию изменить их форму и практически не сжимаются.

Жидкая фаза

Молекулы вещества в жидкой фазе обладают большей кинетической и потенциальной энергией, чем в твердой. Увеличение кинетической энергии, поглощенной веществом при изменении состояния, соответственно увеличивает его температуру. Кроме того, увеличение внутренней потенциальной энергии тела позволяет молекулам нарушить четкие связи, в результате чего вещество течет.

Способность течь характерна для всех веществ в жидком состоянии. Следовательно, жидкости не могут сохранить форму и вынуждены принимать форму сосуда, в котором находятся. Жидкости также считаются несжимаемыми, так как их плотность и расстояние между молекулами почти такое же, как и у твердого тела. Несжимаемость и другие свойства жидкости позволяют передавать давление (силу) одинаково во всех направлениях. Так как их нельзя сжать, а их четкие межмолекулярные связи нарушены увеличением внутренней потенциальной энергии, жидкости не поддерживает касательное напряжение (силу, которая возникает при движении молекул друг мимо друга в противоположных направлениях). Любое касательное напряжение заставит жидкость изменить форму или положение, а не противостоять.

"Добавить комментарий"

Еще...