4 Изолированные системы. Уравнение теплового баланса, как частный случай закона сохранения энергии. Внутренняя энергия тела определяется только его состоянием и не зависит от того, каким путём тело попало в это состояние. Систему тел, внутренняя энергия которых остаётся постоянной, называется замкнутой или изолированной системой. Количество теплоты Q является мерой изменения внутренней энергии тел в процессе теплообмена и существенно зависит от рода процесса. В системе СИ количество теплоты измеряется в Дж. Раньше единицей служили калории и килокалории.
1ккал=4,19Дж.
Более точно 4,1868Дж.
Теплообмен в природе осуществляется с помощью теплопроводности, излучения (лучепоглащения и лучеиспускания) и конвекции. Теплопроводностью называется передача внутренней энергии от одних частей вещества к другим, обусловленное хаотическим движением молекул и др. частиц вещества. Движение электрических зарядов в атомах и молекулах любого вещества создаёт электромагнитное излучение, которое резко возрастает при повышении температур. Все тела, окружающие нас, одновременно создают и поглощают излучения. Такой обмен энергии происходит при любой температуре и происходит до тех пор, пока температуры тел не станут одинаковыми. Излучение тела, которое определяется только его температурой, называется тепловым излучением. Теплообмен, который происходит при перемешивании неравномерно нагретых слоёв жидкости и газов под действием сил тяжести, называется конвекцией. Почему воду подогревают снизу, а не сверху? Сформулируйте закон сохранения энергии.
Уравнение теплового баланса
При теплообмене сумма количества теплоты, отданного всеми телами, у которых внутренняя энергия уменьшается, равна сумме количества теплоты, получаемого всеми телами, у которых внутренняя энергия увеличивается.
∑Qотд=∑Qполуч СТ=(Ө-T1)(Cкmк+Сост)/(mТ(Т2-Ө))
Ө – общая конечная температура.
5 Расчёт количества теплоты. Удельная теплоёмкость
вещества
При теплообмене не происходит преобразование энергии из одной формы в другую: часть внутренней энергии горячего тела передаётся холодному телу. Количество теплоты, переданное телу при нагревании, зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, которое получает или отдаёт тело массой 1кг при изменении его температуры на 1К
Q=сm(t2-t1)=сmΔt,
С - удельная теплоёмкость сu – Дж/(кгК).
6 Подсчёт теплоты, выделяемой при сгорании топлива. КПД
нагревателя
Внутренняя энергия тела может частично освобождаться, когда с веществом прошли химические реакции. Особенно много тепла выделяется за короткое время при горении. Вещества, которые используют для получения тепла, называются топливом. Топливо бывает твёрдое, жидкое, газообразное. (Приведите примеры).
QВ= qm – эта формула удобна для твёрдого и жидкого топлива.
Величина q, характеризующая зависимость теплоты, выделяемой при сжигании топлива, от его вида, называется удельной теплотой сгорания или калорийностью топлива. Удельная теплота сгорания измеряется количеством теплоты, выделенным при полном сгорании единицы массы топлива.
В системе СИ q измеряется в 1Дж/кг q=QВ/m.
Для газа QВ=æV0 æ – «каппа»
æ( удельная теплота сгорания газообразного топлива) зависит от природы газа. За удельную теплоту сгорания газообразного топлива принимают количество теплоты, выделенного при полном сгорании единицы объёма газа, приведённого к нормальным условиям.
æ = QВ/V0 в системе СИ æ=1Дж/м3
Потребность часто выражается в тоннах условного топлива
q= 29,3*106Дж/кг (7000ккал/кг). Топливо сжигают в печах, форсунках и т.д. «нагревателях» Величина η, характеризующая эффективность устройства для сжигания топлива, называется коэффициентом полезного действия (КПД)
η=Qполез/QВ
η=(Qполез/QВ)100%
КПД
показывает, какую часть количества теплоты выделяемой при сжигании топлива,
составляет полезно использованная теплота.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.