Šta je prenos toplote. Metode prijenosa topline (izmjena topline)

Izmjena topline- ovo je proces promjene unutrašnje energije bez vršenja rada na tijelu ili samom tijelu.
Izmjena toplote se uvijek odvija u određenom smjeru: od tijela sa višom temperaturom do tijela sa nižom temperaturom.
Kada se tjelesne temperature izjednače, izmjena toplote prestaje.
Izmjena toplote se može izvesti na tri načina:

1. toplotna provodljivost
2. konvekcija
3. radijacije

Toplotna provodljivost

Toplotna provodljivost- fenomen prenosa unutrašnje energije sa jednog dela tela na drugi ili sa jednog tela na drugo pri njihovom direktnom kontaktu.
Metali imaju najveću toplotnu provodljivost- imaju ga stotine puta više od vode. Izuzetak su živa i olovo., ali ovdje je toplinska provodljivost desetine puta veća od vode.
Kada se metalna igla za pletenje spusti u čašu tople vode, vrlo brzo se i kraj igle za pletenje ugrijao. Shodno tome, unutrašnja energija, kao i svaka vrsta energije, može se prenijeti s jednog tijela na drugo. Unutrašnja energija se može prenositi s jednog dijela tijela na drugi. Tako, na primjer, ako se jedan kraj nokta zagrije u plamenu, onda će se njegov drugi kraj, koji se nalazi u ruci, postepeno zagrijati i spaliti ruku.
Zagrijavanje posude na električnoj peći odvija se kroz toplinsku provodljivost.
Hajde da proučimo ovaj fenomen izvodeći seriju eksperimenata sa čvrstim materijama, tečnostima i gasovima.
Stavimo kraj drvenog štapa u vatru. Zapaliće se. Drugi kraj štapa, koji se nalazi napolju, biće hladan. znači, drvo ima slabu toplotnu provodljivost.
Prinesimo kraj tanke staklene šipke plamenu alkoholne lampe. Nakon nekog vremena će se zagrijati, ali će drugi kraj ostati hladan. Stoga i staklo ima slabu toplotnu provodljivost.
Ako zagrijemo kraj metalne šipke u plamenu, vrlo brzo će cijeli štap postati jako vruć. Više ga nećemo moći držati u rukama.
znači, metali dobro provode toplotu, odnosno imaju visoku toplotnu provodljivost. Srebro i bakar imaju najveću toplotnu provodljivost.
Toplotna provodljivost različitih supstanci je različita.
Vuna, kosa, ptičje perje, papir, pluta i druga porozna tijela imaju slabu toplotnu provodljivost. To je zbog činjenice da se između vlakana ovih tvari nalazi zrak. Vakuum (prostor oslobođen vazduha) ima najmanju toplotnu provodljivost. To se objašnjava činjenicom da je toplinska provodljivost prijenos energije s jednog dijela tijela na drugi, koji se javlja tijekom interakcije molekula ili drugih čestica. U prostoru u kojem nema čestica ne može doći do toplotne provodljivosti.
Ako postoji potreba da se tijelo zaštiti od hlađenja ili zagrijavanja, tada se koriste tvari niske toplinske provodljivosti. Dakle, za lonce i tave ručke su napravljene od plastike. Kuće se grade od balvana ili cigle, koje imaju slabu toplotnu provodljivost, što znači da su zaštićene od hlađenja.

Konvekcija

Konvekcija je proces prijenosa topline koji se izvodi prijenosom energije tokovima tekućine ili plina.
Primjer fenomena konvekcije: mali papirni točak postavljen iznad plamena svijeće ili sijalice počinje da se okreće pod utjecajem zagrijanog zraka koji se diže. Ovaj fenomen se može objasniti na ovaj način. Vazduh koji dolazi u kontakt sa toplom lampom se zagreva, širi i postaje manje gust od hladnog vazduha koji ga okružuje. Arhimedova sila, koja na topli vazduh deluje sa strane hladnog odozdo prema gore, veća je od sile gravitacije koja deluje na topli vazduh. Kao rezultat toga, zagrijani zrak "pluta", podiže se, a hladan zrak zauzima njegovo mjesto.
Tokom konvekcije, energija se prenosi samim mlazovima gasa ili tečnosti.
Postoje dvije vrste konvekcije:

• prirodno (ili besplatno)

Nastaje spontano u supstanciji kada je neravnomjerno zagrijana. Takvom konvekcijom donji slojevi tvari se zagrijavaju, postaju lakši i plutaju, a gornji slojevi se, naprotiv, hlade, postaju teži i tonu, nakon čega se proces ponavlja.

• prisiljen

Uočeno kada se tečnost meša mešalicom, kašikom, pumpom itd.
Da bi došlo do konvekcije u tekućinama i plinovima, moraju se zagrijati odozdo.
Konvekcija se ne može dogoditi u čvrstim materijama.

Radijacija

Radijacija- elektromagnetno zračenje koje emituje zbog unutrašnje energije supstanca koja se nalazi na određenoj temperaturi.
Snaga toplotnog zračenja objekta koji ispunjava kriterijume crnog tela opisuje se pomoću Stefan-Boltzmannov zakon.
Opisan je odnos između emisione i apsorpcijske sposobnosti tijela Kirchhoffov zakon zračenja.
Prijenos energije zračenjem razlikuje se od ostalih vrsta prijenosa topline: it može se izvesti u potpunom vakuumu.
Sva tijela emituju energiju: i jako zagrijana i slabo zagrijana, na primjer ljudsko tijelo, štednjak, električna sijalica itd. Ali što je temperatura tijela viša, to više energije prenosi zračenjem. U ovom slučaju ova tijela djelomično apsorbuju energiju, a djelimično reflektiraju. Kada se energija apsorbira, tijela se različito zagrijavaju, ovisno o stanju površine.
Tijela sa tamnom površinom apsorbiraju i emituju energiju bolje od tijela sa svijetlom površinom. Istovremeno, tijela s tamnom površinom hlade se zračenjem brže od tijela sa svijetlom površinom. Na primjer, u čajniku svijetle boje topla voda ostaje na visokoj temperaturi duže nego u tamnom.

Od toplijeg tijela do hladnijeg ili direktno (kontaktom) ili kroz razdjelnu (tijelo ili okolinu) pregradu od bilo kojeg materijala. Kada su fizička tijela jednog sistema na različitim temperaturama, onda prenos toplotne energije, ili prijenos topline s jednog tijela na drugo dok ne dođe do termodinamičke ravnoteže. Spontani prijenos topline Uvijek nastaje od toplijeg tijela do hladnijeg, što je posljedica drugog zakona termodinamike

Vrste razmene toplote

Postoje tri jednostavne (elementarne) vrste prijenosa topline:

Postoje i razne vrste složenog prijenosa topline, koje su kombinacija elementarnih tipova. Glavni:

• prijenos topline (konvektivna izmjena topline između tokova tekućine ili plina i površine čvrste tvari);
• prijenos topline (izmjena topline iz vruće tekućine u hladnu tekućinu kroz zid koji ih razdvaja);
• konvektivno-radijativni prijenos topline (kombinirani prijenos topline zračenjem i konvekcijom);
• termomagnetna konvekcija

vidi takođe

• Apsorpciona kolona, ​​primjer aparata za prijenos topline i mase

Književnost

1. Grigoriev B. A., Tsvetkov F. F. Prijenos topline i mase: Udžbenik. priručnik - 2. izd. - M: MPEI, 2005.
2. Bryuhanov O. N., Shevchenko S. N. Prijenos topline i mase: Udžbenik. dodatak. - M: ASV, 2005.
3. Isachenko V.P. i dr. Prenos toplote: Udžbenik za univerzitete. 3. izdanje, revidirano. i dodatne - M.: Energija, 1975.
4. Galin N. M., Kirillov P. L. Prijenos topline i mase. - M.: Energoatomizdat, 1987.
5. Kartashov E. M. Analitičke metode u toplinskoj provodljivosti čvrstih tijela. - M.: Više. škola, 1989.

Wikimedia fondacija. 2010.

Sinonimi:

Pogledajte šta je "prijenos topline" u drugim rječnicima:

Prijenos topline... Pravopisni rječnik-priručnik

Izmjena topline između dvije rashladne tekućine kroz TV koji ih razdvaja. zid ili kroz međusklop između njih. T. obuhvata prenos toplote sa toplije tečnosti ili gasa na zid, toplotnu provodljivost u zidu, prenos toplote sa zida na topliji... ... Fizička enciklopedija

Prijenos topline- – prenos toplote kroz ogradnu konstrukciju iz sredine sa višom temperaturom u sredinu sa nižom temperaturom. [GOST 26602.1 99] Prenos toplote - razmena toplote između rashladne tečnosti i betona kroz čvrsti zid koji ih razdvaja... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Izmjena topline između dva rashladna sredstva ili drugog medija kroz čvrsti zid koji ih razdvaja ili kroz međusklop između njih. Intenzitet prijenosa topline karakterizira koeficijent prijenosa topline jednak gustini toplotnog fluksa po ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

PRIJENOS TOPLOTE, prijenos topline, mnogo. ne, žensko (fizički). Prenos toplote sa jednog tela na drugo. Ušakovljev rečnik objašnjenja. D.N. Ushakov. 1935 1940 … Ushakov's Explantatory Dictionary

Skup pojava u kojima dolazi do prijenosa topline iz jednog dijela prostora u drugi. Prijenos se može odvijati na različite načine: toplinska provodljivost, konvekcija i zračenje. Toplotna provodljivost je fenomen direktnog prijenosa ... ... Tehnički željeznički rječnik

Imenica, broj sinonima: 2. brzina (85) prijenos topline (4) ASIS rječnik sinonima. V.N. Trishin. 2013… Rečnik sinonima

prijenos topline- Izmjena toplote između dva rashladna sredstva kroz čvrsti zid koji ih razdvaja ili kroz međusklop između njih [Terminološki rečnik konstrukcije na 12 jezika (VNIIIS Gosstroy SSSR)] Teme termodinamička tehnologija hlađenja EN toplina ... Vodič za tehnički prevodilac

prijenos topline- 3.20 prijenos topline: Izmjena topline između dva medija kroz roletu koja ih razdvaja.

Prijenos topline je prijenos topline s jednog tijela na drugo ili jednog dijela tijela na drugi, uzrokovan temperaturnom razlikom. Proces prijenosa topline je složen proces, povezan je s konvektivnom i molekularnom difuzijom i određen je zakonima aerodinamike, dinamike plina, termodinamike, prijenosa energije u obliku topline, prijenosa energije zračenja i njenog pretvaranja u toplinu i obrnuto. .

Izmjena topline karakterizira izjednačavanje temperature i odvija se na tri načina: toplinska provodljivost, konvekcija i zračenje.

Toplotna provodljivost– je prijenos topline molekularnom difuzijom, tj. Prijenos toplinske energije odvija se sa čestica sa većom energijom na čestice sa nižom energijom. Toplotna provodljivost se opaža samo u čvrstim materijama i stacionarnim slojevima tečnosti ili gasa.

Konvekcija– prenos toplote strujanjima tečnosti ili gasa iz jednog prostora prostora u drugi. Konvekcija može biti slobodna ili prisilna.

Besplatna konvencija nastaje zbog razlike u gustoći zagrijanog i hladnog medija. At prisilna konvencija pokretni tokovi se stvaraju prisilno - kompresorom, ventilatorom itd.

Konvekcija je praćena prijenosom topline putem toplinske provodljivosti u graničnim slojevima. Kombinovani proces konvekcije i provođenja toplote se naziva konvektivni prenos toplote.

Radijacija– je prijenos toplinske energije elektromagnetnim vibracijama. Proces prijenosa topline zračenjem može se podijeliti u 3 faze:

1. Pretvaranje unutrašnje energije sistema u energiju elektromagnetnih talasa;

2. Širenje ovih talasa u medijumu koji razdvaja izvor i prijemnik.

3. Odgovor prijemnika na zračenje.

U stvarnim uslovima, gore navedene metode prenosa toplote se javljaju istovremeno: ovaj fizički fenomen se naziva složena izmjena toplote. Njegovi zakoni se mogu uspostaviti na osnovu zakona jednostavnih vrsta prijenosa topline.

Protok toplote je količina toplotne energije koja se prenosi kroz proizvoljnu površinu u jedinici vremena:

Specifični toplotni tok je količina toplotne energije koja se prenosi kroz 1 m 2 površina u jedinici vremena:

Gdje F- površina, m 2;F– protok toplote, W

. 2.2 Toplotna provodljivost

Ako u tijelu odaberemo sloj debljine dx, zatim preko platforme dF, normalno na smjer toka topline, vremenom će proći količina topline jednaka

gdje je koeficijent toplotne provodljivosti, W/m K;

– temperaturna razlika u sloju, K;

– debljina sloja, m;

– vrijeme, s;

dF- Površina, m2.

Diferencijalna zavisnost (2.3) naziva se osnovna toplotna jednačina ili Fourierova jednačina

Rice. 2.1 Šema prijenosa topline kroz ravnu homogenu

Vrijednost pokazuje promjenu temperature u sloju i naziva se temperaturni gradijent.Širenje topline u tijelu odvija se samo u smjeru opadanja temperature, stoga je vrijednost negativna, što pokazuje predznak minus u Fourierovoj jednačini.

IZMJENA TOPLOTE

IZMJENA TOPLOTE(prijenos toplinske energije), proces prijenosa topline s jednog objekta na drugi. Prijenos se događa tokom vremenskog perioda kada su dva ili više tijela na različitim temperaturama u termičkom kontaktu. Postoje tri vrste prenosa toplote: TOPLOTNA KONDUKCIJA, KONVEKCIJA i ZRAČENJE. U provodljivosti dolazi do prijenosa topline od molekula do molekula unutar tijela, kao što je željezna šipka umetnuta u vatru. U konvekciji, toplota se prenosi kruženjem tečnosti ili gasa, kao kod ključanja. Kada se zrači, toplota se prenosi u obliku elektromagnetnih talasa, poput sunčeve svetlosti. Procesi prijenosa topline sastavni su dio mnogih proizvodnih procesa, kada se toplinska energija iz jednog izvora prenosi na drugi bez njihovog kombiniranja. Najjednostavniji primjer prijenosa topline je korištenje prijenosa topline, kada se cijevni sistem s razvijenom vanjskom površinom i vrućom tekućinom koja teče unutra uroni u posudu kroz koju protiče druga, hladna tekućina, a kao rezultat izmjene topline, toplina prelazi iz tople tečnosti u hladnu.

Tri vrste prijenosa topline mogu se vidjeti pri zagrijavanju posude: (A) provođenje kroz metalne stijenke posude (1), konvektivno kretanje tekućine (2) i zračenje iz izvora topline preneseno na posudu (3) . U teoriji, dobro izoliran provodnik topline, čiji je jedan kraj stavljen u led, a drugi u kipuću vodu, mijenja temperaturu duž svoje dužine (B) linearno, poput prave linije na grafikonu. Karakteristika promjene temperature slabo izoliranog vodiča prikazana je zakrivljenom isprekidanom linijom. Termos (C) sadrži vakuum (4) između zidova kako bi se spriječilo provođenje topline i konvekcija, i posrebrene zidove kako bi se izbjegao gubitak topline kroz zračenje.

Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik.

Sinonimi:

Pogledajte šta je “RAZMJENA TOPLOTE” u drugim rječnicima:

Prijenos topline… Pravopisni rječnik-priručnik

Spontani ireverzibilni proces prijenosa topline uzrokovan temperaturnim gradijentom. U općenitom slučaju prijenos topline može biti uzrokovan i nehomogenošću drugih fizičkih polja. količine, na primjer gradijent koncentracije (vidi DUFOUR EFEKAT). Razlikovati ... ... Fizička enciklopedija

IZMJENA TOPLOTE, uz rad u termodinamici, jedna je od vrsta razmjene energije termodinamičkog sistema (fizičkog tijela) sa okolnim tijelima, koja se odvija kroz procese toplotne provodljivosti, konvekcije ili zračenja i nije praćena... Moderna enciklopedija

Spontani ireverzibilni proces prenosa toplote sa više zagrejanih tela (ili delova tela) na manje zagrejana (u opštem slučaju, prenos toplote može biti uzrokovan i nehomogenošću polja drugih fizičkih veličina, na primer, razlika u koncentracije tako...... Veliki enciklopedijski rječnik

Prijenos topline, prijenos topline, prijenos topline Rječnik ruskih sinonima. imenica izmjena topline, broj sinonima: 4 razmjena (55) ... Rečnik sinonima

IZMJENA TOPLOTE- spontani ireverzibilni proces širenja toplotne energije sa više zagrejanih tela ili delova tela na manje zagrejana tela bez vršenja rada. Postoje sljedeće vrste T.: (vidi), toplotna provodljivost (vidi) i prijenos topline zračenjem ... ... Velika politehnička enciklopedija

PRENOS TOPLOTE, ha, mužu. (specijalista.). Proces ireverzibilnog širenja toplote sa više zagrejanih tela na manje zagrejana. Regulacija prenosa toplote. | adj. izmjena toplote, oh, oh. Ozhegov rečnik objašnjenja. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegov's Explantatory Dictionary

izmjena toplote- Spontani ireverzibilni proces prenosa toplote izazvan temperaturnim gradijentom [Terminološki rečnik konstrukcije na 12 jezika (VNIIIS Gosstroy SSSR)] Teme termodinamike EN razmena toplote intercambio termalni DE… … Vodič za tehnički prevodilac

Izmjena topline- – spontani proces prenosa toplote sa više zagrejanih delova betona na manje zagrejane. [Terminološki rječnik betona i armiranog betona. FSUE "Istraživački centar "Izgradnja" NIIZHB nazvan po. A. A. Gvozdeva, Moskva, 2007, 110 str.] Kategorija...... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Izmjena topline- spontani ireverzibilni prenos toplote u prostoru sa neujednačenim temperaturnim poljem, karakterisan temperaturnim gradijentom. Prenos toplote se dešava sa više zagrejanih tela na manje zagrejana i karakteriše ga vektor... ... Enciklopedijski rečnik metalurgije

Knjige

• Prijenos topline u jednofaznim medijima i tokom faznih transformacija. Udžbenik, V.V. Yagov, Sadržaj udžbenika odgovara programu discipline „Prenos toplote i mase“, koji se čita studentima koji studiraju na profilu toplotne fizike u okviru smera obuke „140700... Kategorija: Termodinamika i statistička fizika Izdavač: MPEI,
• Prenos toplote i termičko ispitivanje materijala i konstrukcija vazduhoplovne tehnologije pri zagrevanju zračenjem, Viktor Elisejev, Monografija je posvećena problemima prenosa toplote i termičkog ispitivanja materijala i konstrukcija vazduhoplovnih tehnologija korišćenjem izvora zračenja visokog intenziteta. Rezultati su dati... Kategorija: Obrazovna literatura Izdavač:

Danas ćemo pokušati pronaći odgovor na pitanje “Prenos topline je...”. U članku ćemo pogledati što je proces, koje vrste postoje u prirodi, a također ćemo saznati kakva je veza između prijenosa topline i termodinamike.

Definicija

Prenos toplote je fizički proces čija je suština prenos razmene između dva tela ili njihovog sistema. U ovom slučaju, preduvjet će biti prijenos topline sa više zagrijanih tijela na manje zagrijana.

Procesne karakteristike

Prijenos topline je isti tip fenomena koji se može dogoditi i putem direktnog kontakta i u prisustvu razdjelnih pregrada. U prvom slučaju sve je jasno, u drugom se kao barijere mogu koristiti tijela, materijali i okolina. Prijenos topline će se dogoditi u slučajevima kada sistem koji se sastoji od dva ili više tijela nije u stanju termičke ravnoteže. To jest, jedan od objekata ima višu ili nižu temperaturu u odnosu na drugi. Tada dolazi do prijenosa toplinske energije. Logično je pretpostaviti da će se završiti kada sistem dostigne stanje termodinamičke, odnosno termičke ravnoteže. Proces se dešava spontano, što nam može reći

Vrste

Prijenos topline je proces koji se može podijeliti na tri načina. One će imati osnovnu prirodu, jer se unutar njih mogu izdvojiti stvarne potkategorije, koje imaju svoje karakteristične karakteristike uz opšte obrasce. Danas je uobičajeno razlikovati tri: toplinsku provodljivost, konvekciju i zračenje. Počnimo sa prvim, možda.

Metode

Ovo je ime dato svojstvu određenog materijalnog tijela da prenosi energiju. Istovremeno se prenosi iz toplijeg dijela u hladniji dio. Ovaj fenomen se zasniva na principu haotičnog kretanja molekula. Ovo je takozvano Brownovo kretanje. Što je temperatura tijela viša, to se molekuli aktivnije kreću u njemu, jer imaju veću kinetičku energiju. Proces toplinske provodljivosti uključuje elektrone, molekule i atome. Izvodi se u tijelima čiji različiti dijelovi imaju različite temperature.

Ako je tvar sposobna provoditi toplinu, možemo govoriti o prisutnosti kvantitativne karakteristike. U ovom slučaju njegovu ulogu igra koeficijent toplinske provodljivosti. Ova karakteristika pokazuje koliko će topline proći kroz indikatore jedinične dužine i površine po jedinici vremena. U ovom slučaju, tjelesna temperatura će se promijeniti za tačno 1 K.

Ranije se vjerovalo da je razmjena topline u različitim tijelima (uključujući prijenos topline ograđenih struktura) povezana s činjenicom da takozvani kalorijski tokovi iz jednog dijela tijela u drugi. Međutim, niko nije pronašao znakove njegovog stvarnog postojanja, a kada se molekularna kinetička teorija razvila do određenog nivoa, svi su zaboravili da razmišljaju o kalorijama, jer se hipoteza pokazala neodrživom.

Konvekcija. Prenos toplote vode

Ova metoda razmjene toplinske energije podrazumijeva njen prijenos pomoću unutrašnjih tokova. Zamislimo čajnik vode. Kao što znate, toplije vazdušne struje se dižu prema gore. A hladni, teži tonu. Pa zašto bi bilo drugačije sa vodom? Sa njom je sve potpuno isto. I tokom takvog ciklusa, svi slojevi vode, bez obzira koliko ih ima, će se zagrijati dok ne dođe do stanja termičke ravnoteže. Pod određenim uslovima, naravno.

Radijacija

Ova metoda se zasniva na principu elektromagnetnog zračenja. Nastaje zbog unutrašnje energije. Nećemo ulaziti u detalje o teoriji; samo ćemo napomenuti da razlog leži u strukturi nabijenih čestica, atoma i molekula.

Jednostavni problemi o toplotnoj provodljivosti

Sada razgovarajmo o tome kako proračuni prijenosa topline izgledaju u praksi. Rešimo jednostavan problem vezan za količinu toplote. Recimo da imamo masu vode jednaku pola kilograma. Početna temperatura vode je 0 stepeni Celzijusa, konačna temperatura je 100. Nađimo količinu toplote koju smo potrošili da zagrejemo ovu masu supstance.

Da bismo to učinili, potrebna nam je formula Q = cm(t 2 -t 1), gdje je Q količina topline, c je specifična masa tvari, t 1 je početna temperatura, t 2 je konačna temperatura. Za vodu, vrijednost c je tabela. Specifični toplotni kapacitet će biti jednak 4200 J/kg*C. Sada ove vrijednosti zamjenjujemo u formulu. Nalazimo da će količina toplote biti jednaka 210.000 J, odnosno 210 kJ.

Prvi zakon termodinamike

Termodinamika i prijenos topline međusobno su povezani određenim zakonima. Oni se zasnivaju na saznanju da se promjene unutrašnje energije unutar sistema mogu postići korištenjem dvije metode. Prvi je izvođenje mehaničkih radova. Druga je poruka određene količine topline. Inače, prvi zakon termodinamike zasniva se na ovom principu. Evo njegove formulacije: ako je određena količina toplote prenesena u sistem, ona će se potrošiti na rad na vanjskim tijelima ili na povećanje njegove unutrašnje energije. Matematička notacija: dQ = dU + dA.

Za ili protiv?

Apsolutno sve veličine koje su uključene u matematičku notaciju prvog zakona termodinamike mogu se napisati i sa znakom "plus" i "minus". Štaviše, njihov izbor će biti diktiran uslovima procesa. Pretpostavimo da sistem prima određenu količinu toplote. U ovom slučaju, tijela u njemu se zagrijavaju. Posljedično, plin se širi, što znači da je posao obavljen. Kao rezultat toga, vrijednosti će biti pozitivne. Ako se količina topline ukloni, plin se hladi i na njemu se radi. Vrijednosti će poprimiti suprotne vrijednosti.

Alternativna formulacija prvog zakona termodinamike

Pretpostavimo da imamo neku vrstu motora koji periodično radi. U njemu radni fluid (ili sistem) obavlja kružni proces. Obično se naziva ciklus. Kao rezultat, sistem će se vratiti u prvobitno stanje. Logično bi bilo pretpostaviti da će u ovom slučaju promjena unutrašnje energije biti jednaka nuli. Ispada da će količina topline postati jednaka obavljenom radu. Ove odredbe nam omogućavaju da formulišemo prvi zakon termodinamike na drugačiji način.

Iz njega možemo shvatiti da perpetualni motor prve vrste ne može postojati u prirodi. Odnosno, uređaj koji radi više u odnosu na energiju primljenu izvana. U tom slučaju radnje se moraju izvoditi periodično.

Prvi zakon termodinamike za izoprocese

Razmotrimo prvo izohorični proces. Uz to, volumen ostaje konstantan. To znači da će promjena volumena biti nula. Dakle, rad će takođe biti nula. Uklonimo ovaj termin iz prvog zakona termodinamike, nakon čega dobijamo formulu dQ = dU. To znači da tokom izohoričnog procesa sva toplota koja se dovodi u sistem odlazi na povećanje unutrašnje energije gasa ili smeše.

Sada razgovarajmo o izobaričnom procesu. Pritisak u njemu ostaje konstantan. U tom slučaju, unutrašnja energija će se mijenjati paralelno sa obavljenim radom. Evo originalne formule: dQ = dU + pdV. Lako možemo izračunati obavljeni posao. Biće jednak izrazu uR(T 2 -T 1). Usput, ovo je fizičko značenje univerzalne plinske konstante. S obzirom na jedan mol plina i temperaturnu razliku od jednog Kelvina, univerzalna plinska konstanta bit će jednaka radu obavljenom u izobaričnom procesu.