Обозначение в физике количество теплоты: Формула количества теплоты в физике

Формула количества теплоты в физике

Определение и формула количества теплоты

Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить двумя способами:

1. совершая над системой работу,
2. при помощи теплового взаимодействия.

Передача тепла телу не связана с совершением над телом макроскопической работы. В данном случае изменение внутренней энергии вызвано тем,
что отдельные молекулы тела с большей температурой совершают работу над некоторыми молекулами тела, которое имеет меньшую температуру. В этом
случае тепловое взаимодействие реализуется за счет теплопроводности. Передача энергии также возможна при помощи излучения. Система
микроскопических процессов (относящихся не ко всему телу, а к отдельным молекулам) называется теплопередачей. Количество энергии,
которое передается от одного тела к другому в результате теплопередачи, определяется количеством теплоты, которое предано от одного тела другому.

Определение

Теплотой называют энергию, которая получается (или отдается) телом в процессе теплообмена с окружающими телами (средой).
Обозначается теплота, обычно буквой Q.

Это одна из основных величин в термодинамике. Теплота включена в математические выражения первого и второго начал термодинамики.
Говорят, что теплота – это энергия в форме молекулярного движения.

Теплота может сообщаться системе (телу), а может забираться от нее. Считают, что если тепло сообщается системе, то оно положительно.

Формула расчета теплоты при изменении температуры

Элементарное количество теплоты обозначим как $\delta Q$. Обратим внимание,
что элемент тепла, которое получает (отдает) система при малом изменении ее состояния не является полным дифференциалом.
Причина этого состоит в том, что теплота является функцией процесса изменения состояния системы.

Элементарное количество тепла, которое сообщается системе, и температура при этом меняется от Tдо T+dT, равно:

$$\delta Q=C d T(1)$$

где C – теплоемкость тела. Если рассматриваемое тело однородно, то формулу (1) для количества теплоты можно представить как:

$$\delta Q=c m d T=\nu c_{\mu} d T(2)$$

где $c=\frac{C}{m}$ – удельная теплоемкость тела, m – масса тела,
$c_{\mu}=c \cdot \mu$ — молярная теплоемкость,
$\mu$ – молярная масса вещества,
$\nu=\frac{m}{\mu}$ – число молей вещества.

Если тело однородно, а теплоемкость считают независимой от температуры, то количество теплоты
($\Delta Q$), которое получает тело при увеличении его температуры на величину
$\Delta t = t_2 — t_1$ можно вычислить как:

$$\Delta Q=c m \Delta t(3)$$

где t₂, t₁ температуры тела до нагрева и после. Обратите внимание, что температуры при нахождении разности
($\Delta t$) в расчетах можно подставлять как в градусах Цельсия, так и в кельвинах.

Формула количества теплоты при фазовых переходах

Переход от одной фазы вещества в другую сопровождается поглощением или выделением некоторого количества теплоты,
которая носит

Физика. Количество теплоты | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Количество теплоты». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как найти изменение внутренней энергии тела. Что такое количество теплоты. От чего зависит количество теплоты. Каковы единицы количества теплоты.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Количество теплоты

Внутреннюю энергию тела можно изменить путём совершения работы и путём теплопередачи.

ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

В физике принято изменение любой физической величины обозначать греческой буквой Δ (читается «дельта»). Поэтому изменение внутренней энергии тела записывается следующим образом:
ΔU = U₂ – U₁,
где U₁ — начальная внутренняя энергия тела, a U₂ — конечная внутренняя энергия тела (после изменения).

Изменение внутренней энергии может принимать как положительное, так и отрицательное значение.

Если внутренняя энергия тела изменилась за счёт совершённой работы, то изменение внутренней энергии равно совершённой работе А. Если же изменение произошло за счёт теплопередачи, то для характеристики этого процесса вводится понятие количество теплоты.

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Количество теплоты принято обозначать буквой Q.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Нагреем на двух одинаковых горелках два одинаковых сосуда с водой массой 100 г и 200 г соответственно. Начальная температура воды в обоих сосудах одинакова. Опыт показывает, что по прошествии некоторого промежутка времени температура воды во втором сосуде увеличится на меньшее число градусов, хотя оба сосуда получают одинаковое количество теплоты. Следовательно, количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела до заданной температуры, зависит от массы тела.

Итак, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить, чтобы изменить его температуру на одно и то же значение.

При остывании тело передаёт окружающим предметам тем большее количество теплоты, чем больше его масса.

Если мы хотим подогреть воду в сосуде так, чтобы она стала тёплой (например, до температуры 40 ºС), нам потребуется меньше времени, чем для того, чтобы эту воду вскипятить (т. е. довести до температуры 100 ºС). В первом случае воде будет передано меньшее количество теплоты, чем во втором.

Таким образом, количество теплоты, которое необходимо для нагревания, зависит от разности температур тела до и после нагревания.

Теперь в одну пробирку нальём воды, а в другую — подсолнечное масло той же массы и температуры, что и вода. Обе пробирки поместим в сосуд с горячей водой. Наблюдая за показаниями термометров, мы увидим, что масло нагревается быстрее. Чтобы нагреть воду и подсолнечное масло до одной и той же температуры, воду следует нагревать дольше. Но чем дольше мы нагреваем воду, тем большее количество теплоты она получает от нагревателя (горячей воды в сосуде).

Следовательно, количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела до определённой температуры, зависит от того, из какого вещества тело состоит.

ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ

Единицами количества теплоты являются те же единицы, что и для других видов энергии, — джоули (Дж) или килоджоули (кДж).

Существует и другая единица количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал).

Калория (от лат. calor — тепло, жар) — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 °С. Соотношение между джоулем и калорией следующее: 1 кал ~ 4,19 Дж.

Это означает, что за счёт работы, равной 4,19 кДж, температура 1 кг воды повысится на 1 ºС.

Калории обычно используют для определения энергетической ценности продуктов питания. При этом часто вместо слова «килокалория» пишут просто «Калория» с большой буквы. Количество калорий в пище определяется количеством энергии, которое получает из неё организм. Затем эта энергия будет использована для поддержания всех процессов жизнедеятельности: хорошего обмена веществ, сердцебиения, роста волос, лечения ран и т. д. Калории мы получаем из таких компонентов пищи, как белки, углеводы и жиры.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889). Английский физик, член Лондонского королевского общества.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Количество теплоты».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров:
2 269

Количество теплоты — Энциклопедия по машиностроению XXL

Размеры и форма шва определяются количеством теплоты, введенной в изделие, и характером ввода этой теплоты. При действии точечного быстродвижущегося источника квадрат расстояния до изотермы плавления согласно (20) определяется как  [c.186]

При сварке постоянным током обратной полярности удельное количество теплоты, выделяющееся н приэлектродной области, изменяется в небольших пределах, и составляющая коэффициента расплавления а р = 11,6 zh 0,4.  [c.189]

Как будет показано ниже, элементарное количество теплоты 6Q, так же как и 6L, не является полным дифференциалом в отличие от дифференциала внутренней энергии dU. За этой математической символикой скрыт глубокий физический смысл различия понятий внутренней энергии, теплоты и работы.  [c.14]

Пусть некоторому рабочему телу с объемом V и массой М, имеющему температуру Т и давление р, сообщается извне бесконечно малое количество теплоты 6Q. В результате подвода теплоты тело нагревается на dT и увеличивается в объеме на dV.  [c.14]

Изменение температуры тела при одном и том же количестве сообщаемой теплоты зависит от характера происходящего при этом процесса, поэтому теплоемкость является функцией процесса. Это означает, что одно и то же рабочее тело в зависимости от процесса требует для своего нагревания на 1 К различного количества теплоты. Численно величина с изменяется в пределах от -)- оо до — оо.  [c.15]

Средней теплоемкостью Сер д а н н о г о процесса в интервале температур от h до t-2 называется отношение количества теплоты, сообщаемой газу, к разности конечной и начальной температур  [c.17]

Для уяснения методики определения средней теплоемкости по указанным таблицам воспользуемся рис. 2.3. Заштрихованная площадь эквивалентна количеству теплоты q =  [c.17]

Аналогично количества теплоты, необходимые для нагрева I кг рабочего тела от О до i и от  [c.17]

В математике доказывается, что дифференциальный двучлен всегда можно превратить в полный дифференциал путем умножения (или деления) на интегрирующий множитель (или делитель). Таким интегрирующим делителем для элементарного количества теплоты 6q является абсолютная температура Т.  [c.19]

Отношение работы, производимой двигателем за цикл, к количеству теплоты, подведенной за этот цикл от горячего источника, называется термическим коэффициентом полезного действия (КПД) цикла  [c. 22]

Эффективность холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом, определяемым как отношение количества теплоты, отнятой за цикл от холодильной камеры, к затраченной в цикле работе  [c.25]

Холодильную установку можно использовать в качестве теплового насоса. Если, например, для отопления помещения использовать электронагревательные приборы, то количество теплоты, выделенное в них, будет равно расходу электроэнергии. Если же это количество электроэнергии использовать в холодильной установке, горячим источником, т. е. приемником теплоты qi, в которой является отапливаемое помещение, а холодным — наружная атмосфера, то количество теплоты, полученное помещением,  [c.26]

Количество теплоты, сообщаемое газу при нагревании (или отдаваемое им при охлаждении), находим из уравнения  [c.31]

Величина г называется теплотой парообразования и определяет количество теплоты, необходимое для превращения одного килограмма воды в сухой насыщенный пар той же температуры.  [c.37]

Для любой точки на этой диаграмме можно найти р, V, t, h, s, х. Большое достоинство диаграммы состоит в том, что количество теплоты в изобарном процессе равно разности ординат конечной и начальной точек процесса и изображается отрезком вертикальной прямой, а не площадью как в Г, s-диаграмме, поэтому h, s-диаграмма исключительно широко используется при проведении тепловых расчетов.  [c.38]

Общий метод расчета по Л, s-диаграмме состоит в следующем. По известным параметрам наносится начальное состояние рабочего тела, затем проводится линия процесса и определяются его параметры в конечном состоянии. Далее вычисляется изменение внутренней энергии, определяются количества теплоты и работы в заданном процессе.  [c.38]

Чтобы изобразить описанные процессы в Т,. ч-диаграмме водяного пара в одном масштабе, отложенные на ней значения энтропии воды и пара отнесены к I кг, а энтропии греющих газов — к их количеству, приходящемуся на 1 кг пара, т. е. si =.siг m,/0, S2 = S2, m,ID, где Sr — удельная энтропия газа. Для удобства сравнения принято также общее начало отсчета энтропии, т. е.. S2r/Иг/О = s i. В таком случае площадь 1-Г- 2 -2. представляющая собой количество отданной газом теплоты, и площадь 2 -3-4-5-6-в эквивалентная количеству теплоты, воспринятой паром, равны друг другу.  [c.57]

КПД цикла. Рассмотрим два цикла с одинаковыми точками 1 и 4, один из которых (1 -2 -3 -4) имеет большую степень сжатия е, чем другой (I-2-3-4). Большему значению t соответствует более высокая температура в конце сжатия 1-2. Следовательно, изохора 2 -3 расположена в Т,. s-диаграмме выше, чем изохора 2-3. Из рис. 6.2, б видно, что количество теплоты /l, подведенной в цикле 1-2 -3 -4 (площадь 2 -3 -5-6), больше, чем количество теплоты, подведенной в цикле I-2-3-4 (площадь 2-3-5-6). Количество отведенной теплоты в обоих циклах одинаково (площадь 4-5-6-1). Следовательно, термический КПД r i= q2/q, больше в цикле 1-2 -3 -4.  [c.58]

Дальнейшее увеличение температуры Т, а значит, и давления pi не имеет смысла, ибо, мало увеличивая КПД, оно приводит к утяжелению оборудования из условий прочности, а также к уменьшению количества теплоты q, забираемой каждым килограммом воды в процессе испарения 5-1 (из-за сближения точек 5 и / на рис. 6.6 и 6.8 по мере повышения температуры). Это значит, что для получения той же мощности необходимо увеличивать расходы воды и пара, т. е. габариты оборудования.  [c.63]

Своеобразная теплофикация может осуществляться даже на чисто конденсационных станциях, где охлаждающая вода из конденсаторов используется, например, для обогрева бассейнов или водоемов, где искусственно выращивается рыба. Отбросная теплота может использоваться для обогрева парников, теплиц и т. д. Конечно, потребное в районе ТЭЦ количество теплоты для этих целей значительно меньше общего количества отбросной теплоты, но тем не менее такое ее использование является элементом безотходной технологии — технологии будущего.  [c.67]

Мощности и параметры газотурбинной и паротурбинной установок выбираются таким образом, чтобы количество теплоты, отданной в подогревателе П газами, равнялось количеству теплоты, воспринятой питательной водой. Это определяет соотношение между расходами газа и воды через подогреватель П. Цикл комбинированной установки (рис. 6.16) строится для 1 кг водяного пара и соответствующего количества газа, приходящегося на I кг воды.  [c.68]

Интенсивность переноса теплоты характеризуется о т н о с т ь ю теплового потока, т е. количеством теплоты, передаваемой в единицу времени через единичную площадь поверхности.  [c.70]

Количество теплоты, передаваемое в единицу времени через произвольную поверхность F. в теории теплообмена принято называть М о щ н о с т ь ю теплового потока ИЛИ просто тепловым потоком и обозначать буквой, ]Единицей ее измерения обычно служит Дж/с, т. е. Вт.  [c.70]

Количество теплоты, передаваемое за произвольный промежуток времени г через произвольную поверхность F, будем обозначать Используя эти обозначения, можно записать соотношение между рассмотренными величинами  [c. 70]

В общем случае тепловой поток Q, а соответственно, количество теплоты Q, могут изменяться как по времени, так и по координатам, где выражение (7.1) можно записывать только в дифференциальной форме  [c.70]

Рассмотрим термически тонкое тело произвольной формы с объемом V, все точки которого охлаждаются за счет теплоотдачи с одинаковой скоростью dt/dx. За время di тело отдает количество теплоты  [c.111]

Под теплотой сгорания понимается количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1 кг, а газообразного— к I м (в нормальных условиях) на рабочее, сухое или сухое безвольное состояние. По ГОСТ 147—74 с изменениями от 01.01.1981 г. и 01.01.1985 г. она определяется в калориметре.  [c.122]

В соответствии с уравнением (5.3) первого закона термодинамики, количество теплоты, отдаваемой потоком газов в теплообменнике, равно разности энтальпий газов до и после теплообменника (изменением скоростного напора можно пренебречь, а техническая работа не совершается). Поэтому основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты , т, е.  [c.128]

ДО ( п.л — количество теплоты, расходуелюе па предварительный подогрев вылета электродной проволоки протекающим по нему током 3 — количество теплоты, необходимое для расплавления 1 г электродной проволоки (для пизкоуглеродистой проволоки 5э == 500 кал/г).  [c.190]

Осуществим цикл Карно в обратном направлении. Рабочее тело с начальными параметрами точки а (рис. 3.6) расширяется адиабатно, совершая работу расширения за счет внутренней энергии, и охлаждается от температуры Т до температуры Ti. Дальнейшее расширение происходит по изотерме, и рабочее тело отбирает от нижнего источника с температурой Tq теплоту Далее газ подвергается сжатию сначала по адиабате, и его температура от Гг повышается до Ti, а затем — по изотерме (7 = onst). При этом рабочее тело отдает верхнему источнику с температурой Гi количество теплоты Qi.  [c.25]

Если неравновесность вызвана отсутствием механического равновесия (P pF), поршень будет двигаться ускоренно. Быстрое движение поршня вызывает появление вихрей в газе, затухающих под действием внутреннего трения, в результате чего часть работы расширения опять превращается в теплоту бвнешней силы снова получается меньше, а возрастание энтропии — больше, чем в равновесном процессе с тем же количеством теплоты 6д.  [c.27]

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в процессе 12 при с = = onst, определяется из соотношений  [c.30]

Эксергетический и термический коэффициенты полезного действия позволяют оценивать термодинамическое совершенство протекающих в тепловом аппарате процессов с разных сторон. Термический КПД, а также связанный с ним метод теи1ловых балансов позволяют проследить за потоками теплоты, в частности рассчитать, какое количество теплоты превращается в том или ином аппарате в работу, а какое выбрасывается с неиспользованным (например, отдается холодному источнику). Потенциал этой сбрасываемой теплоты, ее способность еще совершить какую-либо полезную работу метод тепловых балансов не рассматривает.  [c.56]

Продукты сгорания, охлаждаясь в изобарном процессе 1-2 (рис. 6.1), отдают теплоту перегрев пара до нужной тем[1ературы (линия 5-в). Если не учитывать теплопотери в окружающую среду, то количество теплоты, отданной газами, будет равно количеству теплоты Q = D h(, — йз), воспринятой водой и паром Q,-=Q или т, [h v — h3,) = D (йб —/i.i).  [c.57]

Теплофикация. Имеется, однако, возможность повысить эффективность г аро-силовой установки путем увеличения, а не уменьшения давления и температуры за турбиной до такой величины, чтобы отбросную теплоту (которая составляет более половины всего количества теплоты, затраченной в цикле) можно было использовать для отопления, горячего водоснабжения и различных технологических процессов (рис. 6.12). С этой целью охлаждающая вода, нагретая в конденсаторе К, не выбрасывается в водоем, как в чисто конденсациотом цикле, а прогоняется через отопительные приборы теплового потребителя Г7 и, охлаждаясь в них, отдает полученную в конденсаторе теплоту. В резул1.тате станция, работающая по такой схеме, одновременно вырабатывает и элестри-ческую энергию, и теплоту. Такая стан-  [c.65]

Эта величина измеряется в Вт/м и обычно обозначается q. (Следует обратить внимание на то, что в термодинамике теми же буквами обозначают другие величины Q количество теплоты, q -удельное ко 1ичество теплоты, т. е. отнесенное к единице массы рабочего тела.)  [c.70]

Для слоевых топок на твердом топливе важнее знать количество теплоты, вы-деляюш,ейся на единице площади поддерживающей решетки ( зеркала горения ), — теплон а пряжение зеркала горения слоя  [c.132]

Физика. Справочные материалы (1991) — [

c.96



]

Физические величины (1990) — [

c.94


,


c.101



]

Термодинамика (1991) — [

c.162


,


c. 170


,


c.180



]

Единицы физических величин и их размерности Изд.3 (1988) — [

c.194


,


c.355


,


c.383



]

Единицы физических величин и их размерности (1977) — [

c.157


,


c.296



]

Термодинамика (1969) — [

c.21


,


c.22


,


c.42


,


c.48


,


c.51


,


c.53


,


c.73


,


c.123


,


c.125



]

Справочник по специальным работам (1962) — [

c. 16



]

Основные термины в области температурных измерений (1992) — [

c.0



]

Внедрение Международной системы единиц (1986) — [

c.8


,


c.49


,


c.78


,


c.129


,


c.213



]

Лекции по термодинамике Изд.2 (2001) — [

c.11



]

Справочное руководство по физике (0) — [

c.138



]

Справочник по Международной системе единиц Изд.3 (1980) — [

c.27



]

Теплота представляет собой один из способов передачи энергии

Когда мы будем обсуждать способы отоплении дома, варианты снижения утечек тепла, мы должны понимать, что такое тепло, в каких единицах оно измеряется, как передается и как теряется. На этой странице будут приведены основные сведения из курса физики, необходимые для рассмотрения всех перечисленных вопросов.

Теплота — один из способов передачи энергии

Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется коли́чеством теплоты́ или просто теплотой.

В строгом смысле теплота представляет собой один из способов передачи энергии, и физический смысл имеет лишь количество энергии, переданное системе, но слово «тепло-» входит в такие устоявшиеся научные понятия, как поток тепла, теплоёмкость, теплота фазового перехода, теплота химической реакции, теплопроводность и пр. Поэтому там, где такое словоупотребление не вводит в заблуждение, понятия «теплота» и «количество теплоты» синонимичны. Однако этими терминами можно пользоваться только при условии, что им дано точное определение, и ни в коем случае «количество теплоты» нельзя относить к числу первоначальных понятий, не требующих определения. Во избежание ошибок под понятием «теплота» следует понимать именно способ передачи энергии, а количество переданной этим способом энергии обозначают понятием «количество теплоты». Рекомендуется избегать такого термина, как «тепловая энергия».

Теплота — это кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большой чашке с водой заключается больше теплоты, чем в маленькой, а в ведре с холодной водой его может быть больше, чем в чашке с горячей водой (хотя температура воды в ведре и ниже).

Теплота представляет собой одну из форм энергии, а поэтому должна измеряться в единицах энергии. В международной системе СИ единицей энергии является джоуль (Дж). Допускается также применение внесистемной единицы количества теплоты — калории: международная калория равна 4,1868 Дж.

Теплообмен и теплопередача

Теплопередача — это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели, энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше (паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда). Существуют три основных вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен.

Теплопроводность

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью. 2*К)
Металлы
Алюминий ___________________205
Бронза _____________________105
Вольфрам ___________________159
Железо ______________________67
Медь _______________________389
Никель ______________________58
Свинец ______________________35
Цинк _______________________113
Другие материалы
Асбест _______________________0,08
Бетон ________________________0,59
Воздух _______________________0,024
Гагачий пух (неплотный) ______0,008
Дерево (орех) ________________0,209
Опилки _______________________0,059
Резина (губчатая) ____________0,038
Стекло _______________________0,75

Конвекция

Конвекция — это теплообмен за счет перемещения масс воздуха или жидкости. При подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент конвективного теплопереноса можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается.

Тепловое излучение

Третий вид теплопередачи — лучистый теплообмен — отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение — это один из видов электромагнитного излучения.

Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения составляет примерно 1,37 Вт/м2.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры.

Теплоёмкость

Различные вещества обладают разной способностью накапливать тепло; это зависит от их молекулярной структуры и плотности. Количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на один градус (1 °С или 1 К), называется его удельной теплоемкостью. Теплоемкость измеряется в  Дж/(кг•К).

Обычно различают теплоемкость при постоянном объёме (C_V) и теплоемкость при постоянном давлении (С_P), если в процессе нагревания поддерживаются постоянными соответственно объём тела или давление. Например, чтобы нагреть на 1 К один грамм воздуха в воздушном шаре, требуется больше теплоты, чем для такого же его нагрева в герметичном сосуде с жесткими стенками, поскольку часть энергии, сообщаемой воздушному шару, расходуется на расширение воздуха, а не на его нагревание. При нагревании при постоянном давлении часть теплоты идёт на производство работы расширения тела, а часть — на увеличение его внутренней энергии, тогда как при нагревании при постоянном объёме вся теплота расходуется на увеличение внутренней энергии; в связи с этим С_Р всегда больше, чем C_V. У жидкостей и твёрдых тел разница между С_Р и C_V сравнительно мала.

Тепловые машины

Тепловые машины — это устройства, преобразующие теплоту в полезную работу. Примерами таких машин могут служить компрессоры, турбины, паровые, бензиновые и реактивные двигатели. Одной из наиболее известных тепловых машин является паровая турбина, использующаяся на современных тепловых электростанциях. Упрощенная схема такой электростанции на рисунке 1.

Рис. 1. Упрощенная схема паротурбинной электростанции, работающей на ископаемом топливе.

Рабочую жидкость — воду — превращают в перегретый пар в паровом котле, нагреваемом за счет сжигания ископаемого топлива (угля, нефти или природного газа). Пар высокого давления вращает вал паровой турбины, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. Отработанный пар конденсируется при охлаждении проточной водой, которая поглощает часть теплоты. Далее вода подается в охлаждающую башню (градирню), откуда часть тепла уходит в атмосферу. Конденсат с помощью насоса возвращают в паровой котел, и весь цикл повторяется.

Другим примером тепловой машины может служить бытовой холодильник, схема которого представлена на рис. 2.

Рис.2. Схема работы холодильника.

В холодильниках и бытовых кондиционерах энергия для его обеспечения подводится извне. Компрессор повышает температуру и давление рабочего вещества холодильника — фреона, аммиака или углекислого газа. Перегретый газ подается в конденсатор, где охлаждается и конденсируется, отдавая тепло окружающей среде. Жидкость, выходящая из патрубков конденсатора, проходит через дросселирующий клапан в испаритель, и часть ее испаряется, что сопровождается резким понижением температуры. Испаритель отбирает у камеры холодильника тепло, которое нагревает рабочую жидкость в патрубках; эта жидкость подается компрессором в конденсатор, и цикл снова повторяется.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — Тематические тексты

Главная
→
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА — Тематические тексты

Текст 1

Изучение ядра (центра) атома известно как ядерная физика. В результате этого исследования ученые обнаружили способы расщепления ядра с высвобождением огромного количества энергии. Одно ядро ​​расщепляется, в результате чего многие другие расщепляются в так называемой цепной ядерной реакции. Контролируемая ядерная реакция внутри электростанции может быть использована для обеспечения тепла и света в наших домах.

Текст 2

Мы определяем, насколько что-то горячее или холодное, с помощью показателя, называемого температурой. Это говорит нам, сколько энергии содержат атомы (крошечные частицы) внутри тела. Чем больше энергии содержат атомы, тем быстрее они движутся и тем выше температура. Для каждого элемента (простого типа вещества) существуют определенные температуры, при которых происходят изменения состояния. Они известны как точки плавления и замерзания. Ученые считают, что абсолютный ноль — это минимально возможная температура, ниже которой у атомов не будет энергии.

Текст 3

Плотность — это количество массы или атомов, которые объект содержит в данном пространстве. Металлический объект содержит более плотно упакованные атомы, чем деревянный объект; поэтому он имеет большую плотность. Предмет из металла обычно намного тяжелее деревянного такого же объема. Оба они занимают одинаковое пространство, но металлический объект имеет большую плотность.

Текст 4

Радиоактивные вещества состоят из нестабильных атомов, которые распадаются и выделяют энергию высокого уровня, называемую излучением.Эти атомы со временем образуют новые элементы. Есть три типа излучения, известные как альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Альфа-лучи состоят из четырех атомных частиц: двух протонов и двух нейтронов. Они являются самым слабым типом излучения и имеют положительный электрический заряд. Бета-лучи более мощные и состоят из атомных частиц, называемых электронами, которые имеют отрицательный заряд. Гамма-лучи являются самыми мощными и представляют собой чистую форму энергии без массы и заряда.

Текст 5

Изотопы — это разные формы одного и того же элемента (простой тип вещества). Они обладают идентичными химическими свойствами и занимают одно и то же место в периодической таблице (слово изотоп означает «одно и то же место»). Различаются их физические свойства, потому что их атомы (крошечные частицы) имеют разную массу. Каждая «изотопная форма» имеет разное количество нейтронов в ядре (центре) своих атомов, что придает ей разную массу. Например, газообразный водород может существовать в природе в трех изотопных формах: обычный водород, тяжелый водород и радиоактивный водород.

Текст 6

Есть два типа ядерных реакций: ядерное деление и ядерный синтез.Атомные электростанции используют деление для производства своей энергии. Быстро движущиеся атомные частицы, называемые нейтронами, выстреливают в ядро ​​(центр) атома, чтобы расщепить его. Это расщепление называется делением, и оно вызывает расщепление других атомов в цепной реакции. При этом теряется некоторая масса (количество тяжелых частиц внутри атома). Это превращается в большое количество ядерной энергии.

Текст 7

Ядерный синтез — это тип ядерной реакции, при которой выделяется огромное количество энергии.Это происходит естественным образом внутри Солнца, создавая тепловую энергию, необходимую нам для выживания на Земле. При температуре около 25 миллионов F dgr. (14 миллионов C dgr.) Ядра (центры) двух атомов водорода сливаются или соединяются вместе. При этом некоторая масса (количество тяжелых частиц внутри атома) теряется и превращается в энергию. Ученые пытаются разработать эту форму ядерной реакции как более безопасную альтернативу ядерному делению, которое происходит на электростанциях.

Обозначение индекса — степень 10

Показатель степени (или индекс, или степень) числа говорит
, сколько раз использовать число при умножении на .

10 ² означает 10 × 10 = 100

(в нем говорится, что 10 используется при умножении 2 раз)

Пример: 10 ³ = 10 × 10 × 10 = 1000

• Словами: 10 ³ можно было бы назвать «10 в третьей степени», «10 в третьей степени» или
  просто «10 кубов»

Пример: 10 ⁴ = 10 × 10 × 10 × 10 = 10 000

• Словами: 10 ⁴ можно было бы назвать «10 в четвертой степени», «10 в степени 4» или
  «10 к 4»

Вы можете умножить любое число на само сколько угодно раз , используя эту запись (см. Показатели),
но степень 10 имеет особое применение…

Полномочия 10

«Степень 10» — очень полезный способ записывать большие или маленькие числа.

Вместо множества нулей вы показываете, сколько степеней
из 10 даст столько нулей

Пример: 5000 = 5 × 1000 = 5 × 10 ³

5 тысяч — это 5 раз по тысяче. А тысяча — это 10 ³ . Итак, 5 умножить на 10 ³ = 5,000

Вы видите, что 10 ³ — удобный способ сделать 3 нуля?

Ученые и инженеры (которые часто используют очень большие или очень маленькие числа) любят писать числа
сюда.

Пример: масса Солнца

Солнце имеет массу 1,988 × 10 ³⁰ кг.

Слишком сложно написать 1,988,000,000,000,000,000,000,000,000,000 кг

(И очень легко ошибиться при подсчете нулей!)

Пример: световой год (расстояние, которое свет проходит за один год)

Легче использовать 9,461 × 10 ¹⁵ метров, а не 9 461 000 000 000 000 метров

Обычно его называют Scientific Notation или Standard Form. 4 = 3 × 10 × 10 × 10 × 10 = 30 000

Калькуляторы часто используют «E» или «e», например:

Пример: 6E + 5 совпадает с 6 × 10 ⁵

• 6E + 5 = 6 × 10 × 10 × 10 × 10 × 10 = 600000

Пример: 3.12E4 совпадает с 3.12 × 10 ⁴

• 3.12E4 = 3,12 × 10 × 10 × 10 × 10 = 31 200

Уловка

На первый взгляд это может показаться сложным, но есть простой «трюк»:

Индекс 10 говорит…

… на сколько разрядов переместить десятичную запятую
направо.

Пример: что такое 1,35 × 10 ⁴ ?

Вы можете рассчитать это как: 1,35 x (10 × 10 × 10 × 10) = 1,35 x 10 000 = 13 500

Но проще думать, что «переместите десятичную запятую на 4 позиции вправо» так:

1 . 35

13 . 5

135 .

1350 .

13500 .

Отрицательные силы 10

Отрицательно? Что может быть противоположностью умножения? Разделение!

Отрицательная мощность означает , сколько раз
разделите на число.

Пример: 5 × 10 ^-3 = 5 ÷ 10 ÷ 10 ÷ 10 = 0,005

Просто помните для отрицательных степеней 10:

Для отрицательных степеней 10 переместите десятичную точку влево.

Так что отрицательные слова просто противоположны.

Пример: что такое 7,1 × 10 ^-3 ?

Ну это действительно 7,1 x ( ¹ / ₁₀ × ¹ / ₁₀ × ¹ / ₁₀ ) = 7,1 × 0,001 = 0,0071

Но проще думать, что «переместите десятичную запятую на 3 разряда в влево на » так:

Попробуйте сами

Введите число и просмотрите его в научной записи:

Теперь попробуйте сами использовать научную нотацию:

Сводка

Индекс 10 говорит о том, на сколько мест нужно переместить десятичную запятую. Положительное означает перемещение вправо, отрицательное — влево. Пример:

Физика 2 Глава 11 Разделы 3-4. Скрытая теплота Количество тепловой энергии на кг, которая должна быть добавлена ​​или удалена при переходе вещества из одной фазы в другую.

Презентация на тему: «Физика 2 Глава 11 Разделы 3-4. Скрытая теплота» Количество тепловой энергии на кг, которая должна быть добавлена ​​или удалена при переходе вещества из одной фазы в другую. »- стенограмма презентации:

1

Физика 2 Глава 11 Разделы 3-4

2

Скрытое тепло Количество тепловой энергии на кг, которая должна быть добавлена ​​или удалена при переходе вещества из одной фазы в другую Q = Lm

3

Скрытая теплота L f = скрытая теплота плавления = 3.33 x 10 5 Дж / кг для льда L v = 2,26 x 10 6 Дж / кг для воды Таблица значений p 375

4

Пример задачи Стеклянная емкость 7 кг (c = 840 Дж / кгC⁰) содержит 16 кг пуансона при 25 ° C. В пуансон добавляют 2,5 кг льда (c = 2000 Дж / кгC⁰). Лед имеет начальную температуру -20 ⁰C. Пуансон можно рассматривать как воду (c = 4186 Дж / кгC⁰). Какова температура пунша, льда и дежи, когда они достигают теплового равновесия?

5

Проблема с образцом Сколько энергии требуется, чтобы превратить 42-граммовый кубик льда со льда при -11 ⁰C в пар при 111 ⁰C?

6

Излучение Процесс, при котором энергия передается с помощью электромагнитных волн.

7

Электромагнитная волна Волна, образованная электрическими и магнитными полями, колеблющимися вместе вне видимого света, радио, микроволн Не требует среды, кроме солнечного света, проходит через космический вакуум

8

Радиация, продолжение.Все тела непрерывно излучают энергию в форме электромагнитных волн. Объекты поглощают и излучают электромагнитные волны одновременно. Если температура объекта такая же, как и у окружающей среды, то количество поглощенной лучистой энергии = количество излучаемой лучистой энергии. Материал, который хорошо поглощается, также является хорошим излучателем.

9

Закон Стефана Количество энергии, излучаемой телом, зависит от времени, площади поверхности, температуры P = ΔQ / Δt = σAeT 4 P = скорость, с которой энергия излучается или поглощается σ = постоянная Стефана Больцмана e = коэффициент излучения — число от 0 до 1, которое характерен для материала

10

Конвекция Процесс, при котором тепловая энергия переносится с места на место за счет движения объема жидкости. Когда часть жидкости нагревается, эта часть расширяется, уменьшая плотность, заставляя ее подниматься —— ее заменяет более холодная жидкость —— повторяет

11

Конвекция Скорость нагрева может быть приблизительно равна H = hAΔT H = скорость конвекционного нагрева h = коэффициент конвекции A = площадь поверхности тела ΔT = разница температур

12

Процесс проводимости, при котором тепловая энергия передается непосредственно через материал. Объемное движение материала не играет роли в передаче. Энергия передается, когда атомы в более горячей части сталкиваются и передают энергию атомам в более холодной части. Металлы являются хорошими проводниками благодаря свободным электронам.

Physics News — ScienceDaily

Улучшение взаимодействия квантовых точек, один слой за раз

Ноябрь20, 2020 — Ученые нашли способ управлять взаимодействием между квантовыми точками, который может значительно улучшить перенос заряда, что приведет к более эффективному солнечному …

Предсказание сил между наночастицами странной формы

19 ноября 2020 г. — Материаловеды изобрели упрощенный метод расчета сил, которые заставляют наночастицы самосборку. Благодаря этой новой модели и графическому пользовательскому интерфейсу исследователи смогут …

Преодоление ограничений мощности и скорости лазеров

Ноябрь19, 2020 — Исследователи разработали новую конструкцию лазера с поверхностным излучением с вертикальным резонатором (VCSEL), который демонстрирует рекордно быстрые временные . ..

Тайна разгадана: новый вид электронов

19 ноября 2020 г. — Почему определенные материалы испускают электроны с очень специфической энергией? Это было загадкой на протяжении десятилетий — теперь ученые обнаружили …

Инновации в машинном обучении для разработки химической библиотеки

Ноябрь18 февраля 2020 г. — Новаторы используют модели машинного обучения для создания новых возможностей для разработки новых лекарств. Новаторы представили блок-схемы химической реактивности, чтобы помочь химикам интерпретировать результаты реакций …

Достижения спинтроники: управление направлением намагничивания магнетита при комнатной температуре

18 ноября 2020 г. — Спинтроника, основанная на принципах заряда электрона и магнитного спина, выходит за рамки обычной электроники.Однако спинтроникам еще предстоит продвинуться вперед, потому что …

Новое понимание ионных взаимодействий с графеном и водой

18 ноября 2020 г. — Новые открытия могут послужить основой для разработки экологических технологий, лежащих в основе процессов очистки воды и электроэнергии …

Эксперты по датчикам изобрели мини-термометр Supercool

17 ноября 2020 г. — Исследователи изобрели миниатюрный термометр с большим потенциалом применения, например, для контроля температуры процессорных микросхем в квантовых компьютерах на основе сверхпроводников, которые должны оставаться холодными…

Количественная оценка квантовости: математический проект «Безмерной красоты»

17 ноября 2020 г. — Большие объекты ведут себя в соответствии с классическими законами механики, сформулированными сэром Исааком Ньютоном, а маленькие регулируются квантовой механикой, где объект может вести себя как волна и …

Квантовое туннелирование раздвигает границы автономных датчиков

16 ноября 2020 г. — Используя квантовое туннелирование, ученые разработали датчики с автономным питанием, которые могут работать более. .

Новый аналитический подход улучшает обнаружение сигналов ядерного магнитного резонанса в ранее «невидимых» областях

16 ноября 2020 г. — Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), впервые введенный в широкое использование в середине 20-го века, с тех пор стал незаменимым методом исследования материалов вплоть до их атомов, обнаруживая …

Новая технология, позволяющая более точно определять мельчайшие наночастицы

Ноябрь16, 2020 — Ученые сообщили о новой технологии оптического изображения, в которой используется стеклянная сторона, покрытая золотыми нанодисками, что позволяет им отслеживать изменения в пропускании света и определять …

Понимание астрофизики с помощью лазерно-ускоренных протонов

16 ноября 2020 г. — Увеличение скорости огромного количества протонов на кратчайшие расстояния за доли секунды — вот что может сделать технология лазерного ускорения, значительно усовершенствованная в последние годы.Ан …

Взгляд в стекло

16 ноября 2020 г. — Ученые использовали электронную спектроскопию для исследования координационных структур, образованных атомами кремния в алюмосиликатном стекле. Эта работа может привести к инновациям в сенсорном экране и солнечной панели …

Новый метод глубокого обучения физики для лучшего моделирования турбулентности

16 ноября 2020 г. — Глубокое обучение, также называемое машинным обучением, воспроизводит данные для моделирования сценариев проблем и предлагает решения.Однако некоторые проблемы физики неизвестны или не могут быть представлены подробно …

Эволюция генетического кода и теория эволюции Дарвина должны рассматривать ДНК как «энергетический код»

16 ноября 2020 г. — Теория эволюции Дарвина должна быть расширена, чтобы включить рассмотрение «энергетического кода» стабильности ДНК — так называемого «молекулярного дарвинизма» — для дальнейшего объяснения …

Прорыв в квантовых алгоритмах

Ноябрь16, 2020 — Физики сообщают о разработке квантового алгоритма с потенциалом для изучения класса многоэлектронных квантовых систем с использованием квантовых . ..

Химия: как переносится азот с помощью катализатора

13 ноября 2020 г. — Катализаторы со связью металл-азот могут передавать азот органическим молекулам. В этом процессе образуются короткоживущие молекулярные частицы, свойства которых во многом определяют ход …

Новое семейство квазичастиц в материалах на основе графена

Ноябрь13, 2020 — После многих лет целенаправленных исследований группа ученых-новаторов снова обнаружила явление, которое «радикально отличается от физики из учебников», и эта работа привела к …

Развитие термоядерной энергии за счет лучшего понимания быстрых плазменных частиц

12 ноября 2020 г. — Ученые разработали уникальную программу для отслеживания зигзагообразного танца горячих заряженных частиц плазмы, питающих термоядерный синтез …

Класс XII, ФИЗИКА, Глава 11, «Тепло»

ТЕПЛО
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Полная кинетическая энергия тела известна как ТЕПЛО.
OR
Передача энергии от горячего тела к холодному называется теплотой.
Теплота измеряется с помощью измерительного сантиметра.
ЕДИНИЦЫ
Поскольку тепло — это сила энергии, ее единицей является Джоуль (Дж).
ТЕМПЕРАТУРА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Средняя кинетическая энергия тела известна как температура.
OR
Количественное определение степени нагрева можно назвать температурой.
ШКАЛА ТЕМПЕРАТУРЫ
Существует три основных шкалы температуры.
1. Шкала Цельсия
2. Шкала Фаренгейта
3. Шкала Кельвина
Шкалы Цельсия и Фаренгейта также известны как градационная шкала.
1. Шкала Цельсия
Температура плавления льда и температура кипения воды при стандартном давлении.
(76 см ртутного столба) приняты за две фиксированные точки. По Цельсию (по Цельсию)
масштабировать интервал между этими двумя фиксированными точками делится на
сто равных частей. Таким образом, каждая часть соответствует одному градусу Цельсия (1 ° C).
Эта шкала была предложена Цельсием в 1742 году.
Математически
° C = K — 273
OR
° C = 5/9 (° F — 32)
2. Шкала Фаренгейта
Температура плавления льда и кипения воды при стандартное давление (76 см
Hg) рассматриваются как две неподвижные точки. По шкале Фаренгейта нижняя
фиксированная точка отмечена 32, а верхняя фиксированная точка 212. Интервал между
их поровну разделено на 180 частей. Каждая часть представляет одну степень
Фаренгейт (1 ° F).
Математически
° F = 9/5 (° C + 32)
3. Шкала Кельвина
Самая низкая температура по шкале Кельвина составляет -273 ° C. Таким образом, 0 ° по Цельсию
шкала будет 273 по шкале Кельвина, записанная как 273K и 100 по Цельсию
масштаб будет 373К. Размеры шкал Цельсия и Кельвина одинаковы.
Математически
K = ° C + 273
ТЕРМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Тепло течет от горячего тела к холодному до температуры
тела становятся одинаковыми, тогда говорят, что они находятся в тепловом равновесии.
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Явление, из-за которого твердое тело испытывает изменение своей длины, объема или площади при нагревании, известно как тепловое расширение.
Объяснение
Если мы подведем некоторое количество тепла к какому-либо веществу, то размер или форма
вещество увеличится. Это приращение называется тепловым.
Расширение. Тепловое расширение связано с увеличением амплитуд
молекул.
Типы теплового расширения
Существует три типа теплового расширения.
1. Линейное расширение
2. Поверхностное расширение
3. Объемное расширение.
1. Линейное расширение.
Если мы подведем некоторое количество тепла к любому стержню, то длина стержня составит
тогда длина стержня увеличится. Такой прирост известен как
Линейное расширение.
2. Поверхностное расширение.
Если мы приложим некоторое количество тепла к любому квадрату или прямоугольнику, то площадь
квадрат или прямоугольник увеличится. Такой прирост известен как
Поверхностное расширение.
3. Объемное расширение.
Если мы нагреем какой-либо куб, то объем куба
вырастет. Такое приращение известно как объемное расширение.
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
РАССМОТРЕНИЕ
Пусть Lo будет начальной длиной стержня при t1 ° C. Если мы увеличим
температура от t1 ° C до t2 ° C, тогда длина стержня увеличится.
Это приращение длины обозначается ΔL. Увеличение длины
зависит от следующих двух факторов.
1. Исходная длина (Lo)
2.Разность температур Δt
Деривация
Приращение длины прямо пропорционально исходной длине и разнице температур.
Математически
ΔL ∞ Lo —– (I)
ΔL ∞ Δt —– (II)
Комбинируя уравнения (I) и (II), мы получаем
ΔL ∞ LoΔt
=> ΔL = ∞LoΔt
Где α — коэффициент пропорциональности, известный как коэффициент линейного расширения. Он определяется как,
Это приращение длины на единицу длины на градус повышения температуры.
Единица измерения — 1 / ° C или ° C. Если Lt — общая длина, то
Lt = Lo + ΔL
=> Lt = Lo + αLoΔt
=> Lt = Lo (1 + αΔt)
КОЭФФИЦИЕНТ ОБЪЕМНОГО РАСШИРЕНИЯ
Рассмотрение
Пусть Vo будет исходным длина стержня при t1 ° C. Если мы увеличим
температура от t1 ° C до t2 ° C, тогда длина стержня увеличится. Этот
приращение длины обозначается ΔV. Увеличение длины зависит от
от следующих двух факторов.
3. Исходный объем (Lo)
4.Разность температур Δt
Деривация
Приращение объема прямо пропорционально исходному объему разницы температур.
Математически
ΔV ∞ Vo —- (I)
ΔV ∞ Δt —- (II)
Комбинируя уравнение (I) и (II), мы получаем
ΔV ∞ Vo Δt
=> ΔV = βVoΔt
Где β — коэффициент пропорциональности, известный как коэффициент объемного расширения. Он определяется как
. Это приращение объема на единицу объема на градус повышения температуры.
Единица измерения — 1 / ° C или ° C-1. Если Vt — общий объем, тогда
Vt = Vo + ΔV
=> Vt = Vo + αβVo Δt
=> Vt = Vo (1 + βΔt)
Сформулируйте и объясните закон Бойля и закон Чарла.
ВВЕДЕНИЕ
Газовые законы — это законы, которые устанавливают взаимосвязь между давлением, объемом,
температура и масса газа. Есть два закона о газе.
1. Закон Бойля
2. Закон Чарля
ЗАКОН БОЙЛЯ
Утверждение 1
Согласно первому утверждению закона Бойля:
Объем известной массы газа обратно пропорционален давлению, если температура поддерживается постоянной.
Математическая форма
Математически
V ∞ 1 / P
=> V = K 1 / P
=> PV = K (Константа)
P1V1 = P2V2 =… = K
=> P1V1 = P2V2
Вышеприведенное уравнение является математическим форма закона Бойля.
Заявление II
Согласно второму утверждению закона Бойля.
Произведение давления и объема известной массы газа остается постоянным, если поддерживается постоянная температура.
Заявление III
Согласно третьему утверждению Закона Бойля.
Произведение давления на объем газа прямо пропорционально
масса газа при постоянной температуре.
Математическая форма
Математически
PV ∞ m
=> PV = Km
=> PV / m = K
=> P1V1 / m1 = P2V2 / m2
Ограничения закона Бойля
Закон Бойля не выполняется при высоком давлении, потому что при высоком давлении газы превращаются в жидкость или твердое тело.
Графическое представление
График между давлением и объемом представляет собой изогнутую линию, которая показывает, что
объем и давление обратно пропорциональны друг другу.
ЗАКОН ЧАРЛЯ
Заявление I
Согласно первому утверждению Закона Чарльза.
Объем известной массы газа прямо пропорционален абсолютной температуре, если давление поддерживается постоянным.
Математическая форма
Математически
V ∞ T
=> V = KT
=> V / T = K
OR
=> V1 / T1 = V2 / T2
Приведенное выше уравнение является математической формой закона Чарльза.
Заявление II
Согласно второму заявлению Чарльза Лоу.
Соотношение между объемом и температурой известной массы газа всегда постоянное, если поддерживается постоянное давление.
Ограничения закона
Этот закон не действует при низкой температуре, потому что при низкой температуре газы превращаются в жидкость или твердое тело.
ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ГАЗА
Это комбинация закона Бойля, закона Карла и закона Авогадро. По закону Бойля.
V ∞ 1 / P —- (I)
Согласно закону Чарля
V ∞ T —- (II)
Согласно закону Авогадро
V ∞ n —- (III)
Объединение уравнения (I), уравнения (II) и уравнение (III)
V α nT / P
=> V = RnT / P
=> PV = RnT —- (A)
Где R — универсальная газовая постоянная, мы знаем, что
R = R / NA
= > R = KNA
Где K — постоянная Больцмана, ее значение составляет
K = 1.38 x 10 (-23) Дж / К
Подстановка значения R в уравнение (A)
=> PV = nKNAT
=> PV = nNAKT
Но nNA = N1 (общее количество молекул), следовательно,
PV = NtKT
=> P = Nt / V KT
Поскольку Nt / V = ​​N (общее количество молекул в данном объеме), следовательно,
P = NKT
Приведенное выше уравнение является другой формой общего уравнения газа.
Qs. Каковы основные постулаты кинетической молекулярной теории газов?
ВВЕДЕНИЕ
Однако свойства вещества в объеме могут быть предсказаны на основе молекулярных
основывается на теории, известной как кинетическая молекулярная теория газов.В
характеристики этой теории описываются некоторыми фундаментальными
допущения, поясняемые ниже:
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ
1. Состав
Все газы состоят из небольших сферических твердых частиц, называемых молекулами.
2. Размеры молекул
Размеры молекул сравниваются с расстоянием между молекулами очень мало.
3. Количество молекул
При стандартных условиях в кубическом метре содержится 3 x 10 (23) молекул.
4. Давление газа
Молекулы газа сталкиваются друг с другом, а также со стенкой
контейнер и приложите силу к стенкам контейнера. Эта сила на
единица измерения известна как давление.
5. Столкновение между молекулами
Столкновение между молекулами является упругим, при этом импульс и кинетическая энергия остаются постоянными.
7. Кинетическая энергия молекул
Если мы увеличим температуру молекул газа, то K.E также будет
увеличение. Это означает, что средняя кинетическая энергия молекул газа равна
прямо пропорциональна абсолютной температуре.
8. Силы взаимодействия
Между молекулами нет силы притяжения или отталкивания.
9. Закон механики
Механика Ньютона применима к движению молекул.
ТЕРМОДИНАМИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Раздел физики, который занимается преобразованием тепловой энергии в
механическая энергия или работа или преобразование работы в тепловую энергию
известная как термодинамика.
Законы термодинамики
Есть два закона термодинамики.
1. Первый закон термодинамики
2. Второй закон термодинамики
Сформулируйте и объясните первый закон термодинамики. Каково применение первого закона термодинамики?
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Первое утверждение
Всякий раз, когда тепловая энергия преобразуется в работу или работа преобразуется в
тепловой энергии, общее количество тепловой энергии прямо пропорционально
общий объем проделанной работы.
Математическое выражение
Математически
Q ∞ W
=> Q = JW
Где J — механический эквивалент тепла или константа джоулей.Его значение составляет 4,2 джоуля.
Второе утверждение
Если ΔQ — это количество тепла, подаваемого в любую систему, то это тепло будет
использоваться для увеличения внутренней энергии системы в работе
сделано для того, чтобы сдвинуть поршень.
Математическое выражение
Математически
ΔQ — Au + Δw
Приведенное выше уравнение является математической формой первого закона термодинамики.
Где
Δu = Внутренняя энергия системы.
Δw = Объем выполненных работ.
ΔQ будет положительным, когда тепло подается в систему, и отрицательным, когда тепло отводится системой.
Δw будет положительным, когда работа выполняется системой, и отрицательным, когда работа выполняется в системе.
Третье заявление
Для циклического процесса — тепловая энергия, подаваемая в систему, и выполненная работа.
в системе равна сумме тепловой энергии, отбрасываемой
система.
Математическое выражение
Математически
Q (IN) + W (IN) = Q (OUT) + W (OUT)
Q (IN) — Q (OUT) = W (OUT) + W (IN)
ΔQ = ΔW
{dQ = {dW
{Показывает циклический процесс.
Четвертое утверждение
Для системы и окружающей среды общее количество тепловой энергии остается постоянным
ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА
Существует четыре применения первого закона термодинамики.
1. Изометрический или изохрический процесс.
2. Изобарический процесс
3. Изотермический процесс
4. Адиабатический процесс
1. Изометрический или изохрический процесс
Процесс, при котором объем системы остается постоянным, известен как изометрический процесс.
В этом процессе все подводимое количество тепла используется для увеличения внутренней энергии системы.
Математическая форма
В этом процессе первый закон термодинамики принимает следующую форму.
ΔQ = Δu + ΔW
Но,
ΔW = 0
=> ΔQ = Δu = 0
=> ΔQ = Δu
2.Изобарический процесс
Процесс, в котором давление поддерживается постоянным, известен как изобарический процесс.
В этом процессе все подводимое количество тепла используется для следующих двух функций.
я. Для увеличения внутренней энергии системы.
ii. В работе сделано для того, чтобы поршень двигался вверх.
3. Изотермический процесс
Процесс, в котором поддерживается постоянная температура, известен как изотермический процесс.
Изотермический процесс состоит из двух частей.
я. Изотермическое расширение
ii.Изотермическое сжатие
i. Изотермическое расширение
В этом процессе цилиндр размещается на источнике, и поршню позволяют
двигаться вверх. Когда мы это делаем, температура и давление рабочего
вещество будет уменьшаться, а объем увеличиваться. Чтобы сохранить
постоянная температура, мы должны подавать необходимое количество тепла от
источник в цилиндр.
Поскольку при этом расширении температура постоянна, оно известно как изотермическое расширение.
ii. Изотермическое сжатие
В этом процессе цилиндр помещается на раковину, и поршню дают возможность
двигаться вниз.Когда мы это делаем, температура и давление работы
вещество увеличится, а объем уменьшится. Для того, чтобы поддерживать
температуры, мы должны отклонить необходимое количество тепла от
баллон к раковине.
Поскольку при таком сжатии температура поддерживается постоянной, это называется изотермическим сжатием.
ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Введение
Тепло всегда течет из горячего резервуара по наследству.
в холодный водоем.Вместо того, чтобы течь в обоих направлениях с равным
вероятность. На основе этой тенденции тепла был предложен закон
это известно как второй закон термодинамики.
Заявление
Невозможно построить процесс, который сохраняет естественную тенденцию к нагреванию.
Этот закон также известен как Закон тепла, и его также можно сформулировать как
КПД теплового двигателя всегда меньше единицы.
Объяснение
Многие положения этого закона были предложены для охвата схожих, но разных точек зрения, два из которых приведены ниже.
1. Заявление Лорда Кельвина
2. Заявление Клаузиуса
1. Заявление Лорда Кельвина
Согласно этому утверждению,
Невозможно построить тепловую машину, которая извлекает всю тепловую форму.
источник и преобразовать его в равный объем выполненной работы, при этом нагрев не
отдано в раковину.
Математически:
Q1 W
Q2 ≠ O
2. Заявление Клаузиуса
Согласно заявлению Клаузиуса,
Без выполнения внешней работы тепло не может течь из холодного резервуара в горячий резервуар.
Пример
В случае холодильника поток тепла неестественный, но это неестественный
поток тепла возможен только при подаче электроэнергии на насос
холодильника.
Qs. Дайте определение термину энтропия и дайте ей применение
ЭНТРОПИЯ
Определение
Он измеряет неупорядоченность любой системы.
Математически
ΔS = ΔQ / T
Где Δs показывает изменение энтропии.
Единицы
Джоуль на градус Кельвина — Дж / ° К.
Пояснение
Как известно, в случае изометрического процесса объем постоянен. В случае
изотермического процесса температура и давление постоянны, но в случае
адиабатического процесса ни температура, ни давление, ни объем
постоянна, но одно тепловое свойство является постоянным, которое известно как энтропия.
Есть два типа энтропии.
1. Положительная энтропия
2. Отрицательная энтропия
1. Положительная энтропия
Если в систему подводится тепло, энтропия будет положительной.
2. Отрицательная энтропия
Когда тепло отводится системой, энтропия будет отрицательной.
Qs. Что такое карбюраторный двигатель с циклом карно?
ДВИГАТЕЛЬ CARNOT
Определение
«Двигатель Карно — идеальный тепловой двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую.
Работа двигателя Карно
Он состоит из цилиндра и поршня. Стенки цилиндра
непроводящим, а нижняя поверхность — проводящей.В
поршень также не проводит ток и трение меньше. Он работает в четыре этапа.
Которые заключаются в следующем.
1. Изотермическое расширение
2. Адиабатическое расширение
3. Изотермическое сжатие
4. Адиабатическое сжатие
1. Изотермическое расширение
Прежде всего, цилиндр помещается на источник и позволяет перемещаться вверх, как
в результате температура и давление рабочего тела снижаются,
при увеличении громкости. Для поддержания температуры мы должны
подавать больше тепла от источника к цилиндру.Поскольку в этом
температура расширения поддерживается постоянной.
2. Адиабатическое расширение
Во-вторых, цилиндр помещается на изолятор, и поршень может двигаться.
вниз, в результате чего температура и давление рабочего тела будут
уменьшение. Хотя объем будет увеличиваться, но тепло не подается и не забирается
цилиндр.
3. Изотермическое сжатие
В этом состоянии цилиндр помещен на раковину, и поршень может двигаться.
вниз за счет температуры и давления рабочего тела
увеличится, а громкость уменьшится.Для того, чтобы поддерживать
температура, мы должны отклонить лишнее тепло от цилиндра к раковине.
Так как при этом температура сжатия постоянна.
4. Адиабатическое сжатие
Наконец, цилиндр помещается на изолятор, и поршень представляет собой поток для перемещения.
вниз, когда мы это делаем, ни температура, ни давление, ни объем не
постоянный. Но тепло из цилиндра не отводится.
CARNOT CYCLE
Определение
Путем объединения четырех процессов изотермического расширения, адиабатического
Расширение, изотермическое сжатие и адиабатическое сжатие, которые
выполняется в двигателе Карно, тогда мы получаем цикл, известный как цикл Карно.
Qs. Как мы можем повысить эффективность теплового двигателя?
Если мы хотим повысить эффективность любого теплового двигателя, то для
для этого необходимо максимально увеличить температуру источника как
по возможности и по возможности снизить температуру мойки.
Qs. Определите удельную теплоемкость и молярную удельную теплоемкость.
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОСТЬ
Определение
Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на один градус Цельсия.
Различные вещества имеют разную теплоемкость из-за количества
молекул в одном кг различны в разных веществах. Обозначается
пользователя c.
Математическое выражение
Рассмотрим вещество, имеющее массу m при температуре t1. Количество
подводимого тепла составляет ΔQ, что повышает температуру до t2. Изменение
по температуре Δt.
Количество тепла прямо пропорционально массе вещества.
ΔQ ∞ m
И разница температур
ΔQ ∞ Δt
Объединение обоих уравнений
ΔQ ∞ mΔt
=> ΔQ = cmΔt
=> c = ΔQ / mΔt —- (I)
Где c — удельная теплоемкость субстанция.Его единица — Джоуль / кг ° C.
МОЛЯРНАЯ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОСТЬ
Определение
Молярная удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения
температура одного моля вещества на один градус Цельсия.
Почти все вещества имеют одинаковую молярную удельную теплоемкость
потому что количество молекул во всех веществах одинаково в одном
моль. Обозначается cM.
Математическое выражение
Математически
Количество молей = Масса / Молекулярная масса
=> n = m / M
=> nM = m
=> nM = ΔQ / nΔt
Где n — количество молей.Единица измерения молярной теплоемкости — Дж / кг ° C.
Qs. Определите молярную удельную теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении.
УДЕЛЬНОЕ ТЕПЛО МОЛЯРОВ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ
Определение
Количество тепла, необходимое для повышения температуры одного моля
любого газа на один градус Цельсия при постоянном объеме называется
молярный удельный теплоемкость.
Обозначается Cv.
Математическое выражение
Математически
ΔQv = nCvΔt
Где ΔQv — тепло, подводимое при постоянном объеме.
УДЕЛЬНОЕ ТЕПЛО МОЛЯРОВ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ
Определение
Количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы
вещества на один градус Цельсия при постоянном давлении составляет
известна как молярная удельная теплоемкость при постоянном давлении.
Обозначается Cp.
Математическое выражение
Математически
ΔQp = nCpΔt
Где ΔQp — тепло, подводимое при постоянном объеме.

Список общих физических обозначений Википедия

Азимутальное квантовое число

Единица

.